竖直振动管中颗粒毛细效应的离散元模拟

发布时间：2021-07-15 11:42

　　将一根细管插入填充有颗粒的静止容器中并对管施加竖直振动,颗粒将在管内发生上升运动,并最终稳定在一定高度,这一现象与液体毛细效应类似,被称为颗粒毛细效应.为探究颗粒毛细效应过程中伴随的颗粒尺度动力学行为及机理,基于离散元方法建立颗粒运动模型,对颗粒毛细效应动力学过程和特性开展数值模拟研究.模拟再现了文献中实验得到的颗粒毛细效应全过程,给出了管内颗粒柱高度随时间的演变规律,结果表明,受到颗粒系统参数的影响,本模拟条件下颗粒毛细效应过程呈现单周期上升、倍周期上升和倍周期稳定三个阶段,在倍周期上升阶段颗粒柱上升速度逐渐减小,平缓过渡到稳定阶段.在此基础上,分析了管内颗粒速度场和填充率分布随时间的演变特性,揭示了颗粒毛细效应过程中由容器传输到管内的颗粒的占比分布.研究发现,管内不同高度位置颗粒的运动并不同步,随着管的振动,管内出现速度波,速度波的传播引起管内颗粒出现膨胀和压缩交替的情况,从而管内颗粒填充率随时间发生周期性波动;在上升阶段,越接近管壁由容器传输到管内的颗粒占比越大,在稳定阶段,管内上层颗粒的对流引起容器传输到管内的颗粒占比发生反转. 

【文章来源】：力学学报. 2019,51(02)北大核心EICSCD

【文章页数】：10 页

【文章目录】：
引言
1 颗粒毛细效应的离散元模拟方法
    1.1 基于离散元方法的颗粒运动模型
    1.2 模拟参数和实施方案
2 结果与讨论
    2.1 颗粒毛细效应过程
    2.2 管内颗粒柱高度随时间的演变
    2.3 管内颗粒速度场
    2.4 管内颗粒填充率
    2.5 由容器内传输到管内的颗粒占比
3 结论


【参考文献】：
期刊论文
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[3]石英玻璃圆环高速膨胀碎裂过程的离散元模拟[J]. 熊迅,李天密,马棋棋,方继松,郑宇轩,周风华.  力学学报. 2018(03)
[4]竖直振动下颗粒物质的行为模式研究进展[J]. 刘举,白鹏博,凡凤仙,胡晓红.  化工进展. 2016(07)
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本文编号：3285638