【摘要】：顆粒物質(zhì)是由大量離散的固體顆粒組成的體系,并且這些固體在大多數(shù)的時(shí)間里都保持著直接的物理相互作用。不僅在生活中與人類息息相關(guān),在工業(yè)上也扮演著重要的角色。例如自然界中的砂石、土礫、浮冰、積雪;工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活中的煤炭、礦石、建材、藥品、食鹽、糖及谷物等糧食顆粒都屬于顆粒物質(zhì)。顆粒物質(zhì)被視為“第四態(tài)物質(zhì)”,是一種特殊的物質(zhì)形態(tài),物理特性類似于固體和液體,但往往表現(xiàn)出比普通固體和液體更為豐富的力學(xué)特性。近年來,顆粒物質(zhì)已經(jīng)成為物理學(xué)和力學(xué)的前沿,物理機(jī)制和力學(xué)特性引起的廣大學(xué)者的關(guān)注。有很多關(guān)于顆粒物質(zhì)的相關(guān)問題還需要研究�！棒ぶ畵P(yáng)之,糠秕在前。洮之汰之,沙礫在后�！笔枪湃藢�(duì)簸箕對(duì)谷物、砂礫和秸稈的混合物進(jìn)行分層工作的一種描述。顆粒物質(zhì)的分層就是混合顆粒在振動(dòng)容器的作用下,不同物理屬性的顆粒在不同空間上的聚集�；旌项w粒分層的機(jī)理有很多,并沒有歸于同一,被眾多學(xué)者認(rèn)可的有幾何填空、對(duì)流、成拱以及凝聚等。對(duì)顆粒分層的影響因素也有很多,如激振力(頻率、加速度、振幅),顆粒自身的性質(zhì)(顆粒形狀、尺寸、材料、濕度等),振動(dòng)容器內(nèi)的氣壓,顆粒層的厚度和振動(dòng)容器(材料、幾何參數(shù))等。顆粒的分層是由振動(dòng)引起的,振動(dòng)方式(垂直或水平振動(dòng))和條件對(duì)分層行為起著決定性的行為。目前,大多數(shù)的顆粒分層研究集中在豎直振動(dòng)上,而水平振動(dòng)的研究也需要更深一步的研究。本文采用三維離散單元法,以EDEM為研究工具,研究水平直線振動(dòng)下,三種不同邊界條件的混合顆粒分層行為。通過模擬在不同邊界條件下顆粒的分層過程,從細(xì)觀層次分析了顆粒的動(dòng)力學(xué)行為、分層機(jī)理。研究發(fā)現(xiàn),梯形槽斜面對(duì)顆粒的拋擲作用使顆粒流形成對(duì)流行為是分層的主要?jiǎng)恿?在有凸起矩形槽中的混合顆粒,在水平振動(dòng)下也會(huì)出現(xiàn)巴西果分層現(xiàn)象,但會(huì)減弱分層效果,隨著振動(dòng)強(qiáng)度增大,凸起的作用效果會(huì)減弱;組合條件下,外界輸入顆粒體系的能量較小時(shí),凸起起到?jīng)Q定性作用,但分層效果較差,輸入顆粒體系的能量越大時(shí),斜面的拋擲作用起到?jīng)Q定作用,分層效果較好。最后通過實(shí)驗(yàn)對(duì)組合條件下的分層效果進(jìn)行了驗(yàn)證。本文所做工作為深入理解水平直線振動(dòng)下顆粒物質(zhì)的分層行為及完善顆粒物質(zhì)動(dòng)力學(xué)理論提供有益參考,提供一定的指導(dǎo)作用。
【學(xué)位授予單位】：遼寧科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：O32;O347.7
【圖文】：

1.1 引言根據(jù) Brown 和 Richards 在他們專著中的定義，“顆粒物質(zhì)”指的是大量離散態(tài)固體所組成的系統(tǒng)，并且這些固體必須在大多數(shù)的時(shí)間里都保持著直接的相互作用[1-2]。在尺度上，物質(zhì)的直徑數(shù)量級(jí)從-10610 — 10m 不等，原子、人體和地球尺寸的量級(jí)分別是1010 m、010 m、610 m。顆粒物質(zhì)在尺度上介于6410 —10 m之間，其中，介于641010 — m 之間顆粒物質(zhì)稱之為粉體[3]。顆粒物質(zhì)普遍存在于自然界和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活中，例如自然界中的砂石、土礫、浮冰、積雪；工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活中的煤炭、礦石、建材、藥品、食鹽、糖及谷物等糧食顆粒都屬于顆粒物質(zhì)，如圖 1.1 所示。顆粒物質(zhì)屬于軟物質(zhì)（Softmatter）或軟凝聚態(tài)物質(zhì)（softcondensedmatter），介于固體與理想流體之間的物質(zhì)。顆粒物質(zhì)被學(xué)術(shù)界稱作為區(qū)別于固體、氣體、液體的“第四態(tài)物質(zhì)”。顆粒物質(zhì)作為一種特殊的物質(zhì)形態(tài)，其特性和基本規(guī)律還遠(yuǎn)沒有被認(rèn)識(shí)清楚，《Science》于本世紀(jì)初將顆粒物質(zhì)列于百個(gè)科學(xué)難題之一。正如諾貝爾獎(jiǎng)獲得者 P. G. Gennes 所說“在顆粒和粉體領(lǐng)域，還有大量未知等人類去發(fā)現(xiàn)”[4-12]。

圖 1.2 鋸齒模型Fig. 1.2 Sawtooth model芳芳等人[39]對(duì)豎直振動(dòng)對(duì)顆粒對(duì)流模式的影響進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研加速度的增加，參與橫向?qū)α鞯念w粒數(shù)量也在增加，并且分析速度直接的關(guān)系，應(yīng)力波對(duì)橫向?qū)α餍袨榈挠绊�。姜澤輝等測(cè)量在豎直激勵(lì)下的顆粒物質(zhì)對(duì)容器底部沖擊力后發(fā)現(xiàn)，顆粒動(dòng)，容器底部的顆粒成凝聚狀態(tài)，對(duì)底部造成脈沖式的沖擊

圖 1.2 鋸齒模型Fig. 1.2 Sawtooth model芳芳等人[39]對(duì)豎直振動(dòng)對(duì)顆粒對(duì)流模式的影響進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研加速度的增加，參與橫向?qū)α鞯念w粒數(shù)量也在增加，并且分析速度直接的關(guān)系，應(yīng)力波對(duì)橫向?qū)α餍袨榈挠绊�。姜澤輝等人測(cè)量在豎直激勵(lì)下的顆粒物質(zhì)對(duì)容器底部沖擊力后發(fā)現(xiàn)，顆粒動(dòng)，容器底部的顆粒成凝聚狀態(tài)，對(duì)底部造成脈沖式的沖擊力

【參考文獻(xiàn)】

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1 彭政;蔣亦民;劉銳;厚美瑛;;垂直振動(dòng)激發(fā)下顆粒物質(zhì)的能量耗散[J];物理學(xué)報(bào);2013年02期

2 李芳芳;薛琨;白春華;;豎直振動(dòng)顆粒床對(duì)流機(jī)制的顆粒尺度實(shí)驗(yàn)研究[J];實(shí)驗(yàn)力學(xué);2013年03期

3 李洪昌;李耀明;唐忠;徐立章;趙湛;;基于EDEM的振動(dòng)篩分?jǐn)?shù)值模擬與分析[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào);2011年05期

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1 張艷兵;水平擺振下顆粒物質(zhì)分層行為的研究及應(yīng)用[D];遼寧科技大學(xué);2016年

2 丁茫;垂直激勵(lì)下復(fù)合顆粒鏈的動(dòng)力學(xué)特性研究[D];南京大學(xué);2011年

本文編號(hào)：2807191