顆粒在平面上的隨機堆積過程是從日常生活到工業(yè)生產(chǎn)過程中最為普遍存在的一種現(xiàn)象,如顆粒物質(zhì)在料倉內(nèi)的存儲、除塵器內(nèi)細顆粒物的脫除、鍋爐內(nèi)飛灰的沉積結(jié)渣以及太空顆粒的沉積與粘附等。由重力主導(dǎo)的毫米級以上的大顆粒物的堆積問題已經(jīng)有了較為系統(tǒng)的研究;而對于微米級的細顆粒物,由于其尺度效應(yīng),顆粒之間的范德華作用力超過重力約三個量級以上,成為最為重要的作用力。迄今,對于細顆粒堆積問題的研究由于其復(fù)雜的相互作用力尚不夠系統(tǒng)和成熟。本文以微米級細顆粒物為研究對象,發(fā)展了離散元動力學(xué)模擬的方法,對顆粒在平面上的隨機堆積過程進行了詳細而系統(tǒng)的研究;進而在已有的無粘附性顆粒系統(tǒng)的統(tǒng)計力學(xué)理論框架基礎(chǔ)上,發(fā)展了適用于描述粘附性細顆粒堆積的統(tǒng)計力學(xué)系綜方法;同時,采用絲網(wǎng)過濾實驗對模擬或理論得到的結(jié)果開展了驗證。首先,本文采用離散元動力學(xué)模擬的方法,系統(tǒng)的研究了顆粒粒徑分布、表面能、速度、滑動摩擦系數(shù)和形狀因素等性質(zhì)對于細顆粒隨機堆積過程的影響,并基于綜合上述參數(shù)影響的無量綱粘附數(shù)Ad,建立了堆積密度?和粘附數(shù)Ad的物理關(guān)聯(lián)?（Ad）。針對獲得的堆積體結(jié)構(gòu),通過測定其配位數(shù)Z、徑向分布函數(shù)g（r）和鍵角分布函數(shù)... 

【文章頁數(shù)】：177 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
主要符號對照表
第1章 引言
    1.1 研究背景與意義
        1.1.2 典型技術(shù)背景
        1.1.3 科學(xué)問題及其普遍意義
    1.2 研究現(xiàn)狀
        1.2.1 顆粒堆積的研究手段及研究對象概述
        1.2.2 無粘附性球形顆粒堆積的動力學(xué)研究
        1.2.3 顆粒堆積體系的理論研究
        1.2.4 粘附性球形顆粒堆積的動力學(xué)研究
        1.2.5 非球形顆粒堆積的研究
    1.3 顆粒堆積問題的研究現(xiàn)狀小結(jié)
    1.4 本文的研究內(nèi)容和技術(shù)路線
第2章 單分散粘附性球形顆粒隨機堆積的離散元模擬研究
    2.1 適用于粘附性細顆粒的離散元數(shù)值模擬方法
        2.1.1 離散元模型簡述
        2.1.2 模擬工況及參數(shù)設(shè)置
        2.1.3 模擬區(qū)域特征長度對堆積結(jié)果影響的敏感性分析
    2.2 固定滑動摩擦系數(shù)條件下單分散粘附性球形顆粒的隨機堆積
        2.2.1 顆粒速度,粒徑和表面能對于堆積密度的影響
        2.2.2 顆粒堆積密度的無量綱粘附數(shù)歸一表征
        2.2.3 顆粒堆積體的Voronoi劃分及其局部堆積密度分布
        2.2.4 顆粒堆積的配位數(shù)及其分布
        2.2.5 徑向分布函數(shù)的演化規(guī)律
        2.2.6 堆積體內(nèi)顆粒的受力分布及力學(xué)平衡分析
    2.3 滑動摩擦系數(shù)對單分散粘附性球形顆粒隨機堆積過程的影響
        2.3.1 不同滑動摩擦系數(shù)條件下堆積密度和平均配位數(shù)的變化
        2.3.2 變滑動摩擦系數(shù)條件下的單顆粒的力學(xué)平衡
    2.4 顆粒初始濃度對于粘附性細顆粒堆積的影響
    2.5 本章小結(jié)
第3章 粘附性球形顆粒堆積的統(tǒng)計力學(xué)系綜方法及狀態(tài)方程
    3.1 本章引言
    3.2 顆粒介質(zhì)的統(tǒng)計力學(xué)理論框架
        3.2.1 顆粒系統(tǒng)的體積函數(shù)
        3.2.2 顆粒系統(tǒng)的熵及壓縮性
    3.3 粘附性球形顆粒堆積的統(tǒng)計力學(xué)系綜方法
        3.3.1 體積函數(shù)的求解
        3.3.2 靜定極限的確定
        3.3.3 幾何配位數(shù)和力學(xué)配位數(shù)
        3.3.4 配分函數(shù)
        3.3.5 任意滑動摩擦系數(shù)和粘附數(shù)條件下顆粒堆積的狀態(tài)方程
        3.3.6 堆積密度與平均配位數(shù)的理論預(yù)測
    3.4 本章小結(jié)
第4章 多分散粘附性球形顆粒隨機堆積的離散元模擬研究
    4.1 本章引言
    4.2 二元粘附性細顆粒堆積的離散元模擬研究
        4.2.1 模擬條件及參數(shù)設(shè)置
        4.2.2 堆積密度隨顆粒濃度的變化
        4.2.3 堆積結(jié)構(gòu)的變化及表征
    4.3 正態(tài)分布粒徑下的多分散粘附性細顆粒堆積的離散動力學(xué)研究
        4.3.1 模擬條件及參數(shù)設(shè)置
        4.3.2 堆積密度與平均配位數(shù)隨粒徑標準偏差的變化
        4.3.3 堆積結(jié)構(gòu)特征分析
    4.4 本章小結(jié)
第5章 單分散粘附性橢球形顆粒隨機堆積的離散元模擬研究
    5.1 本章引言
    5.2 橢球形顆粒接觸關(guān)系判斷
    5.3 模擬條件及參數(shù)設(shè)置
    5.4 堆積密度與平均配位數(shù)變化
    5.5 堆積結(jié)構(gòu)特征分析
    5.6 本章小結(jié)
第6章 粘附性細顆粒過濾堆積實驗
    6.1 本章引言
    6.2 實驗系統(tǒng)及實驗方法
        6.2.1 顆粒發(fā)生系統(tǒng)
        6.2.2 顆粒堆積系統(tǒng)
        6.2.3 實驗材料
        6.2.4 實驗數(shù)據(jù)的測量
    6.3 實驗結(jié)果及討論
    6.4 本章小結(jié)
第7章 結(jié)論
    7.1 主要結(jié)論
    7.2 建議與展望
參考文獻
致謝
個人簡歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果


【參考文獻】：
期刊論文
[1]燃煤電廠超低排放技術(shù)路線與協(xié)同脫除[J]. 史文崢,楊萌萌,張緒輝,李水清,姚強.  中國電機工程學(xué)報. 2016(16)
[2]增強PM2.5脫除的新型電除塵技術(shù)的發(fā)展[J]. 熊桂龍,李水清,陳晟,張緒輝,姚強.  中國電機工程學(xué)報. 2015(09)

博士論文
[1]煤粉燃燒細顆粒物生成、演化與沉積特性實驗研究[D]. 李庚達.清華大學(xué) 2014
[2]范德華力和靜電力下的細顆粒離散動力學(xué)研究[D]. 柳冠青.清華大學(xué) 2011



本文編號：3690903