發(fā)布時間：2021-08-14 14:44

　　一些顆粒材料如生物質(zhì)燃料或活性藥物成分的顆粒通常具有較大的長徑比。這些細(xì)長的顆�？梢栽谳^大外力作用下發(fā)生破碎成為較短的顆粒,而具有不同長徑比的顆粒材料常呈現(xiàn)多粒度分布的狀態(tài)。本文旨在通過離散單元法（DEM）在三維恒定體積的計算域內(nèi)對圓柱體顆粒的剪切流動進(jìn)行數(shù)值模擬。在雙粒度和高斯分布的兩種顆粒（有摩擦和無摩擦）體系中,研究顆粒的尺寸差異,顆粒濃度,尺寸分布以及顆粒物性參數(shù)對流動行為和應(yīng)力本構(gòu)關(guān)系的影響,進(jìn)而為工業(yè)生產(chǎn)中的復(fù)雜顆粒問題（如航天,制藥,水電等領(lǐng)域）提供理論基礎(chǔ)。本文旨在研究多粒度柱狀顆�；旌衔锏募羟辛鲃�,在流動過程中不考慮顆粒的破碎。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:（1）在顆粒表面無摩擦的情況下,對雙粒度分布和高斯分布的顆粒流進(jìn)行剪切模擬。在雙粒度分布系統(tǒng)中,其中一種顆粒組分體積的比例增加將導(dǎo)致體系的應(yīng)力朝著該種顆粒的單粒度應(yīng)力方向發(fā)展。而在高斯分布系統(tǒng)中,應(yīng)力對于顆粒長度分布的變化不敏感。同時,由于混合物中顆粒的相互作用,相比單粒度環(huán)境下,較長顆粒的取向一致性減弱,而較短顆粒的取向一致性增強。（2）在顆粒表面有摩擦的情況下,對單粒度分布,雙粒度分布和連續(xù)分布的顆粒流進(jìn)行剪切模擬。... 

【文章來源】：北京林業(yè)大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

在鋼球形成顆粒堆的過程中，顆粒系統(tǒng)表現(xiàn)出了固體、液體和氣體不同狀態(tài)共存的現(xiàn)象（ForterreandPouliquen,2008）

基于DEM的多粒度分布圓柱體顆粒剪切流的機理分析12過y方向上應(yīng)用的線性x速度分布Cx(y)=γ·(y-yc)來驅(qū)動的。在流動過程中，剪切速率γ=2U/D，其中U即為剪切邊界處的顆粒速度，D為頂部和底部剪切邊界之間的距離。圖2.1由AR=1和AR=6組成的，固體體積分?jǐn)?shù)為0.4的雙粒度分布顆粒剪切流(C=50%)Figure2.1.ShearflowprofilewithabinarymixtureofcylindricalparticlesAR=1andAR=6,solidvolumefractionis0.4(C=50%).2.2.2粒度分布在目前的工作中，共選擇了三種類型的粒度分布：單粒度分布、雙粒度分布和連續(xù)（高斯和均勻）分布的顆�；旌衔�。在對兩種雙粒度分布進(jìn)行配置時，從之前針對單粒度剪切流已有的研究結(jié)果出發(fā)(Guoetal.,2012b;2013)，首先選擇了組分形狀相對接近的AR=2和AR=4的顆�；旌衔�。接著為了探究顆粒形狀差異對混合物流動和應(yīng)力的影響，又選擇了組分形狀差異更大的AR=1和AR=6的顆粒組成的混合物。在雙粒度混合物中，較長（即AR較大）的顆粒在總的顆粒體積中所占的百分比C被設(shè)置為25%、50%和75%。在多粒度分布中，選擇了生活中十分常見且具有代表性的高斯分布。其中，不同尺寸分布的顆粒系統(tǒng)平均長徑比ARave均設(shè)為4，其計算公式如下：ARave=∑VkARknk=1∑Vknk=1(2-6)其中k為AR=k的顆粒在系統(tǒng)中的總體積。為了研究連續(xù)分布中尺寸分布變化對流動影響，系統(tǒng)中顆粒長徑比的標(biāo)準(zhǔn)差被定義為顆粒混合物的離散度δ。如圖2.2所示，由平均長徑比進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化后的離散度δ/ARave分別被設(shè)定為0.1、0.2、0.3。此外，在有摩擦的顆粒剪切流中還設(shè)置了一個線性的均勻分布，即混合物中每種顆粒組分的總體

2數(shù)值模型和數(shù)值方法13積相等，其標(biāo)準(zhǔn)化離散度δ/ARave為0.355。表2.2列出了固體體積分?jǐn)?shù)為0.5時各種粒度分布下的顆粒數(shù)。(a)(b)圖2.2高斯分布和線性分布中，基于體積的顆粒概率密度分布P(AR)，AR范圍為2~6和1~7，紅色符號表示模擬中使用的顆粒長徑比Figure2.2.Gaussiandistributionsofparticleaspectratio,AR,spanning2-6(a)and1-7(b).TheprobabilitydensityP(AR)isdeterminedbasedonthevolumefractionsofparticlespeciesinthewholemixture.Redsymbolsdenotetheparticleaspectratiosinsimulations.表2.2固體體積分?jǐn)?shù)為=0.5時，數(shù)值模擬中使用的顆粒數(shù)Table2.2Numbersofparticlesusedintheshearflowsimulationsatthesolidvolumefraction=0.5粒度分布AR=1AR=2AR=3AR=4AR=5AR=6AR=2和AR=4的雙粒度分布C=25%02460041000C=50%01640082000C=75%08200123000AR=1和AR=6的雙粒度分布C=25%49800000280C=50%33000000560C=75%16600000830高斯分布δ/ARave=0.100901490500δ/ARave=0.207050082030020δ/ARave=0.3028053056032090均勻分布δ/ARave=0.3550656438328262219

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]基于多尺度湍流運動重構(gòu)的風(fēng)沙流模擬及粉塵空間分布研究[D]. 柳麗.蘭州大學(xué) 2019
[2]玉米秸稈力學(xué)特性的離散元建模方法研究[D]. 張李嫻.西北農(nóng)林科技大學(xué) 2017
[3]干砂和飽和砂性土中盾構(gòu)開挖面穩(wěn)定數(shù)值和離心試驗研究[D]. 湯旅軍.浙江大學(xué) 2014
[4]基于離散元法的改性砂卵石土體的流變性能研究[D]. 張檑.中國地質(zhì)大學(xué)(北京) 2014



本文編號：3342657