运动物体在颗粒介质中的阻力特性的实验研究

发布时间：2022-07-20 18:44

　　在生物制药、化工、农业、地球物理等领域,机械设备在作业中通常会接触到大量的离散类颗粒介质,而颗粒介质与设备的相互作用会对设备的工作效率和作业性能等产生直接的影响。在这其中,物体在颗粒介质中运动时所受到的阻力特征对一些工业设备的形状设计、性能优化及使用寿命的预测都极为重要,而阻力的大小以及演化特征则与周围颗粒介质的动力学状态密切相关。目前这方面的研究工作相对比较少,阻力的产生机制以及与物体运动状态等之间的标度关系等并没有统一和清晰的认识。本学位论文基于环形流变仪和自行设计搭建的颗粒斜冲击实验平台,研究了物体在颗粒介质中发生旋转和冲击运动时的动力学特性,进一步分析了不同运动情形下阻力的产生机制并建立了相应的阻力标度律。主要工作分为以下几个方面:1.基于环形流变仪,测量了圆盘形转子在颗粒介质中旋转时受到的阻力从瞬态到稳定过程的演化特征;基于两种不同的颗粒材料,分析了圆盘转子的埋入深度对稳态阶段圆盘受到的扭矩的影响规律,建立了扭矩与埋入深度之间的标度律;最后讨论了颗粒介质中粒子属性的变化对所提标度律的影响。2.研究了旋转过程中转子的转速对阻力的大小及演化特征的影响规律。在玻璃介质中,建立了颗粒... 

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 研究现状
        1.2.1 旋转物体在颗粒介质中受到的阻力研究现状
        1.2.2 冲击物体在颗粒介质中所受阻力及相应标度律的研究现状
    1.3 本文工作
第二章 实验平台搭建和阻力测量方法
    2.1 颗粒介质对旋转圆盘的阻力测量装置
        2.1.1 实验装置
        2.1.2 旋转圆盘所受阻力的测量方法
    2.2 颗粒介质对冲击物体的阻力测量装置
        2.2.1 实验装置的搭建
        2.2.2 基本构建及原理
        2.2.3 冲击物体所受阻力的测量方法及数据处理方案
    2.3 小结
第三章 颗粒介质对旋转圆盘的阻力特征及标度律
    3.1 实验测量与数据处理
        3.1.1 实验样品
        3.1.2 实验方案
        3.1.3 实验数据统计与处理
        3.1.4 加载方式的影响
    3.2 不同深度下圆盘在颗粒介质中旋转时受到的阻力特征
        3.2.1 玻璃珠介质中阻力随深度的变化特征
        3.2.2 塑料颗粒介质中阻力对埋入深度的依赖关系
        3.2.3 圆盘受到的阻力与埋入深度的标度律
    3.3 不同转速下圆盘在颗粒介质中旋转时受到的阻力特征
        3.3.1 玻璃珠介质中圆盘旋转时的所受阻力的演化特征
        3.3.2 玻璃珠介质中阻力与转速的标度律
        3.3.3 塑料颗粒介质中圆盘旋转时的所受的阻力特征
        3.3.4 塑料颗粒介质中阻力与转速的标度律
    3.4 小结
第四章 颗粒介质对冲击物体的阻力特征及受力模型
    4.1 颗粒介质在垂直冲击下的实验验证
        4.1.1 颗粒床面的生成及性质
        4.1.2 颗粒介质受垂直冲击下的实验验证
    4.2 冲击深度的尺度关系及冲击物体受到的平均阻力
        4.2.1 冲击角度对冲击深度尺度关系的影响特征
        4.2.2 冲击粒径对冲击深度尺度关系的影响
        4.2.3 沙床对冲击物体的平均阻力
    4.3 冲击物体所受阻力的实时测量
        4.3.1 冲击物体运动轨迹的测量
        4.3.2 冲击物体受力模型的建立
    4.4 小结
第五章 总结与展望
参考文献
在学期间研究成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]A theoretical model of collision between soft-spheres with Hertz elastic loading and nonlinear plastic unloading[J]. Youhe Zhou 1,2,a) 1) Key Laboratory of Mechanics on Disaster and Environment in Western China,the Ministry of Education of China 2)Department of Mechanics and Engineering Science,College of Civil Engineering and Mechanics,Lanzhou University,Lanzhou 730000,China.  Theoretical ＆ Applied Mechanics Letters. 2011(04)
[2]中国古代对颗粒物质特性的认知与应用[J]. 张宇,黄志鹏,孙健,史庆藩.  北京理工大学学报(社会科学版). 2010(01)
[3]巴西果效应分离过程的计算颗粒力学模拟研究[J]. 赵永志,江茂强,郑津洋.  物理学报. 2009(03)
[4]非均匀颗粒材料的类固-液相变行为及本构方程[J]. 季顺迎.  力学学报. 2007(02)
[5]颗粒介质在类固-液相变过程中的时空参数特性[J]. 季顺迎,Hayley H Shen.  科学通报. 2006(03)
[6]颗粒物质中的崩塌现象[J]. 肖文波,胡林,蔡绍洪.  中国沙漠. 2004(06)
[7]颗粒物质(下)[J]. 陆坤权,刘寄星.  物理. 2004(10)
[8]颗粒物质(上)[J]. 陆坤权,刘寄星.  物理. 2004(09)
[9]振动颗粒混合物中的三明治式分离[J]. 姜泽辉,陆坤权,厚美瑛,陈唯,陈相君.  物理学报. 2003(09)

博士论文
[1]旋转流场中颗粒运动与分布的特性研究[D]. 陈云富.东南大学 2016
[2]密集颗粒系统的离散单元模型及其宏观力学行为特征的理论研究[D]. 王等明.兰州大学 2009



本文编号：3664550