振动与气流激励下颗粒对流与分离特性研究
发布时间：2021-08-03 05:06
在竖直振动与逆重力气流作用下,颗粒物质会形成对流运动。在颗粒对流运动过程中,不同种类颗粒会发生混合或分离行为,影响能源、冶金、材料及化工等工农业领域的生产加工过程。振动与气流可以引起颗粒分布状态在混合与分离之间相互转变。通过实验系统地研究了竖直振动与逆重力气流共同作用下,单/双组分颗粒系统的颗粒对流运动与双组分颗粒系统的颗粒分布与分离特性,获得了单/双组分颗粒的颗粒对流相图和双组分颗粒的颗粒分布相图,获得了颗粒对流模式、颗粒分布模式与颗粒分离程度的调控方法与条件。单独增大振动加速度（I’=2～7）、单独增大气流速度（u=0.00～1.82 m/s）或单独减小振动频率（f=15～45 Hz）,颗粒对流模式倾向由双对流环对流逐渐转变为单对流环对流;单独减小振动频率f或增大振动加速度I’有利于使巴西果分离逐渐转变为混合分布,期间伴随着水平分离的出现与消失。单独增大气流速度（u=0.00～1.82 m/s）会导致颗粒系统由巴西果分离逐渐转变为反巴西果分离,期间伴随着混合分布及水平分离的出现与消失。通过系统研究颗粒对流与分聚行为,揭示了颗粒对流导致颗粒分离的机理,阐述了颗粒重新分布并形成特定分布...
【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：164 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２－１由容器底面测置的表观质置随容器内願粒堆积质置变化的关系Ｍ
?４００??堆积质量（ｇ＞??图２－１由容器底面测置的表观质置随容器内願粒堆积质置变化的关系Ｍ。??■??图２－２沙堆中力链模＿果叫??在由大量离散固体颗粒组成的颗粒系统中，颗粒与颗粒之间相互接触，其??相互作用力的传递形成了强度和方向迥异的力链（ｆｏｒｃｅ?ｃｈａｉｎ）?［１２’２３＿２５］。颗粒力??链在颗粒系统中起着支撑体系构型、传递压力、维持物质状态的作用［１２］。诸多??研究［４，２６＿％表明颗粒力链对解释颗粒物质的各种物理问题有重要意义，指出在颗??粒系统中，颗粒之间通过接触摩擦力相互支撑，形成了弓形效应。弓形效应决定??了颗粒系统中颗粒的力链分布。Ｍａｊｍｕｄａｒ等人［２９］和Ｂｏｕｃｈａｕｄ等人［３Ｑ］也从力链??的角度来解释颗粒物质的物理问题。??因沙堆中颗粒的具体堆放和接触历史不同，即使在两个大小和形状相同的??沙堆中，其相同位置所受的摩擦力也不相同。这种摩擦力的不确定性给研究颗粒??－１４?－??＊??
?物质的力链分布带来了困难。经过实验研究，人们发现颗粒中的力分布不均匀，??如图２－２所示，沙堆力链分布的模拟结果ｆ２２］表明通过力链形成的力的网络也不均??匀。在颗粒物质中，颗粒中的应力分布是随机的力网分布结构。处于力链上的颗??粒发生任何局部的或微小的位置变动都可能引起颗粒体系力分布的巨大变化。如??在高山雪地，往往产生雪崩的诱因仅仅是动物的行走、高声尖叫或是滑雪板的压??力等等一些细小的外力作用。??２．２颗粒物质的对流行为??当颗粒系统受到外部激励作用时，颗粒系统吸收外部激励提供的能量，颗粒??由静止状态转变为运动状态，并在内部应力或外力作用下形成类似流体流动状态??的颗粒流［３１，３２］。在颗粒流相关研究中，外部激励条件通常为竖直正弦振动，采??用无量纲振动加速度厂＝?３（２功２／ｇ来标度振动的强烈程度，其中，Ｘ为振动振幅，??ｍ；／为振动频率，Ｈｚ，ｇ为重力加速度，ｍ／ｓ２。无特殊说明时，无量纲振动加速??度厂一般简称为振动加速度。???！??????；＿??????；?！??ｏ?ｎ?〇?〇?ｒ＾ｒ＼ｒｉｒ）?（＇
【参考文献】：
期刊论文
[1]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)
[2]振动颗粒混合物中的周期性分聚现象与能量耗散[J]. 何菲菲,彭政,颜细平,蒋亦民. 物理学报. 2015(13)
[3]双组分颗粒振动体系中的能量传递与耗散[J]. 张富翁,王立,刘传平. 浙江大学学报(工学版). 2015(03)
[4]垂直振动床中的能量传递与耗散[J]. 刘传平,王立,张富翁. 物理学报. 2014(04)
[5]振动颗粒物质“巴西果"分离效应实验和理论研究[J]. 彭亚晶,张卓,王勇,刘小嵩. 物理学报. 2012(13)
[6]颗粒物质“巴西果”分离的影响因素及分离机制概述[J]. 彭亚晶,刘小嵩,甄珍,姜泽辉. 物理. 2011(10)
[7]振动流化床内二元颗粒体系分布特性的研究[J]. 贾敏,王立,刘传平. 化学工程与装备. 2010(12)
[8]大颗粒振动流化床颗粒临界流化速度研究[J]. 李攀峰,潘霄恒. 化工装备技术. 2010(03)
[9]二维颗粒体系单轴压缩形成的力链结构[J]. 孙其诚,金峰,王光谦,张国华. 物理学报. 2010(01)
[10]颗粒体系中的骨架及力链网络[J]. 孙其诚,辛海丽,刘建国,金峰. 岩土力学. 2009(S1)
博士论文
[1]双组分颗粒分离的动力学过程研究[D]. 文平平.北京理工大学 2016
硕士论文
[1]多元固相颗粒流动过程偏析行为的实验研究与数值仿真[D]. 胡招文.重庆大学 2016
[2]无粘性颗粒堆的应力分布[D]. 谢晓明.中南大学 2002
本文编号：3318995
【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：164 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２－１由容器底面测置的表观质置随容器内願粒堆积质置变化的关系Ｍ
?４００??堆积质量（ｇ＞??图２－１由容器底面测置的表观质置随容器内願粒堆积质置变化的关系Ｍ。??■??图２－２沙堆中力链模＿果叫??在由大量离散固体颗粒组成的颗粒系统中，颗粒与颗粒之间相互接触，其??相互作用力的传递形成了强度和方向迥异的力链（ｆｏｒｃｅ?ｃｈａｉｎ）?［１２’２３＿２５］。颗粒力??链在颗粒系统中起着支撑体系构型、传递压力、维持物质状态的作用［１２］。诸多??研究［４，２６＿％表明颗粒力链对解释颗粒物质的各种物理问题有重要意义，指出在颗??粒系统中，颗粒之间通过接触摩擦力相互支撑，形成了弓形效应。弓形效应决定??了颗粒系统中颗粒的力链分布。Ｍａｊｍｕｄａｒ等人［２９］和Ｂｏｕｃｈａｕｄ等人［３Ｑ］也从力链??的角度来解释颗粒物质的物理问题。??因沙堆中颗粒的具体堆放和接触历史不同，即使在两个大小和形状相同的??沙堆中，其相同位置所受的摩擦力也不相同。这种摩擦力的不确定性给研究颗粒??－１４?－??＊??
?物质的力链分布带来了困难。经过实验研究，人们发现颗粒中的力分布不均匀，??如图２－２所示，沙堆力链分布的模拟结果ｆ２２］表明通过力链形成的力的网络也不均??匀。在颗粒物质中，颗粒中的应力分布是随机的力网分布结构。处于力链上的颗??粒发生任何局部的或微小的位置变动都可能引起颗粒体系力分布的巨大变化。如??在高山雪地，往往产生雪崩的诱因仅仅是动物的行走、高声尖叫或是滑雪板的压??力等等一些细小的外力作用。??２．２颗粒物质的对流行为??当颗粒系统受到外部激励作用时，颗粒系统吸收外部激励提供的能量，颗粒??由静止状态转变为运动状态，并在内部应力或外力作用下形成类似流体流动状态??的颗粒流［３１，３２］。在颗粒流相关研究中，外部激励条件通常为竖直正弦振动，采??用无量纲振动加速度厂＝?３（２功２／ｇ来标度振动的强烈程度，其中，Ｘ为振动振幅，??ｍ；／为振动频率，Ｈｚ，ｇ为重力加速度，ｍ／ｓ２。无特殊说明时，无量纲振动加速??度厂一般简称为振动加速度。???！??????；＿??????；?！??ｏ?ｎ?〇?〇?ｒ＾ｒ＼ｒｉｒ）?（＇
【参考文献】：
期刊论文
[1]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)
[2]振动颗粒混合物中的周期性分聚现象与能量耗散[J]. 何菲菲,彭政,颜细平,蒋亦民. 物理学报. 2015(13)
[3]双组分颗粒振动体系中的能量传递与耗散[J]. 张富翁,王立,刘传平. 浙江大学学报(工学版). 2015(03)
[4]垂直振动床中的能量传递与耗散[J]. 刘传平,王立,张富翁. 物理学报. 2014(04)
[5]振动颗粒物质“巴西果"分离效应实验和理论研究[J]. 彭亚晶,张卓,王勇,刘小嵩. 物理学报. 2012(13)
[6]颗粒物质“巴西果”分离的影响因素及分离机制概述[J]. 彭亚晶,刘小嵩,甄珍,姜泽辉. 物理. 2011(10)
[7]振动流化床内二元颗粒体系分布特性的研究[J]. 贾敏,王立,刘传平. 化学工程与装备. 2010(12)
[8]大颗粒振动流化床颗粒临界流化速度研究[J]. 李攀峰,潘霄恒. 化工装备技术. 2010(03)
[9]二维颗粒体系单轴压缩形成的力链结构[J]. 孙其诚,金峰,王光谦,张国华. 物理学报. 2010(01)
[10]颗粒体系中的骨架及力链网络[J]. 孙其诚,辛海丽,刘建国,金峰. 岩土力学. 2009(S1)
博士论文
[1]双组分颗粒分离的动力学过程研究[D]. 文平平.北京理工大学 2016
硕士论文
[1]多元固相颗粒流动过程偏析行为的实验研究与数值仿真[D]. 胡招文.重庆大学 2016
[2]无粘性颗粒堆的应力分布[D]. 谢晓明.中南大学 2002
本文编号：3318995
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