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平动旋转圆盘内颗粒物质分离现象的研究

作　者: 张攀
导　师: 周又和
学　校: 兰州大学
专　业: 固体力学
关键词: 平动旋转圆盘颗粒分离实验测量与理论分析巴西果效应
分类号: O302
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 67次
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内容摘要

颗粒物质由直径大于1μm的固体颗粒组成,大量颗粒组成的离散态物质体系具有特别的性质和运动规律。目前人们对颗粒物质运动规律的认识还不够清晰,特别是对振动条件下颗粒物质的运动规律和机理还有待深入的研究。振动条件下的颗粒分离现象很早就已发现,并实际应用于分离颗粒物质。然而,深入研究这种现象及其规律却是近年才开始的。目前对颗粒分离现象的研究主要集中在竖直方向上的颗粒分离现象和水平面内的颗粒分离现象。本文采用实验和数值模拟方法研究了单层二元混合颗粒在水平振动条件下的分离现象。主要工作如下:1、实验研究了单层二元混合颗粒在平动旋转圆盘内的运动规律,分析了填充密度对粒子反转现象及大小粒子分离过程的影响。并使用离散元方法对实验现象进行数值模拟,与实验结果定量吻合。2、实验研究了振动频率对粒子反转现象及大小粒子分离过程的影响。结果表明反转现象是大小粒子发生分离的先决条件。3、数值模拟了单层单一粒径颗粒在平动旋转圆盘内的运动规律,讨论了填充密度对粒子正转、反转现象的影响,与已有实验吻合较好。发现粒子出现正转现象需有一定的条件。通过本文的研究分析,能够对在水平振动条件下的颗粒分离现象有进一步的了解,为揭示颗粒物分离的巴西果效应提供了简单的典型模式,对食品、化学等工业中分离不同大小、质量的颗粒有一定的指导意义。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-8
第一章绪论  8-19
  1.1 颗粒物质介绍  8-9
  1.2 颗粒分离现象概述  9-17
    1.2.1 竖直振动中的颗粒分离现象  10-13
    1.2.2 水平振动中的颗粒分离现象  13-17
  1.3 本论文研究工作及成果  17-19
第二章实验装置与实验步骤  19-26
  2.1 实验装置  19-24
  2.2 实验步骤  24-26
第三章离散动力学算法及计算程序  26-36
  3.1 颗粒间接触力模型  26-33
    3.1.1 法向力  26-29
    3.1.2 切向力  29-32
    3.1.3 扭矩  32-33
  3.2 颗粒接触的搜索  33-34
  3.3 运动控制方程  34-36
第四章实验与数值模拟结果及分析  36-49
  4.1 填充密度对颗粒分离现象的影响  36-41
    4.1.1 填充密度对分离过程的影响  36-39
    4.1.2 填充密度对分离稳定性的影响  39-41
  4.2 频率对颗粒分离现象的影响  41-45
    4.2.1 频率对分离过程的影响  41-44
    4.2.2 频率对分离稳定性的影响  44-45
  4.3 填充密度对颗粒团正反转现象的影响  45-49
第五章结论与展望  49-51
参考文献  51-55
研究生期间主要成果  55-56
致谢  56

平动旋转圆盘内颗粒物质分离现象的研究

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