滚筒干燥器中杆状颗粒混合特性的三维数值模拟

为研究杆状颗粒在滚筒干燥器中的混合运动,建立了杆状颗粒运动特性的三维数值实验平台.采用离散元法直接跟踪滚筒中的每一个颗粒,对杆状颗粒在滚筒干燥器中碰撞、摩擦的混合运动过程进行数值模拟,并把杆状颗粒和球形颗粒在滚筒中的混合特性进行对比.结果表明:随着转速的增加,颗粒混合均匀的速度加快;滚筒内杆状颗粒和球形颗粒均在近壁区域混合程度好;杆状颗粒混合达到均匀的速度较球形颗粒快;杆状颗粒整体混合均匀程度优于球形颗粒.模拟结果还表明,杆状颗粒的混合特性与球状颗粒的混合特性存在很大区别,在以往数值模拟中将杆状颗粒假设成球形颗粒存在较大误差,对杆状颗粒所建立的模型能更好地符合杆状颗粒的运动规律.

喷动流化床中杆状颗粒混合特性的CFD-DEM模拟

采用计算流体力学-离散单元法(CFD-DEM)模型对杆状颗粒在喷动流化床中的流动及混合行为进行数值模拟研究,其中杆状颗粒采用超椭球模型进行描述.通过模拟结果,考察流化气速、喷动气速和颗粒形状对流动与混合的影响.结果表明,杆状颗粒在喷动流化床中的流动具有典型喷动床的喷动特性;提高喷动气速与流化气速均有助于颗粒混合,且流化气速对流动与混合的影响大于喷动气速.颗粒形状主要通过颗粒互锁与颗粒长轴取向一致性这2个因素影响颗粒混合,提出较简单的方法用以量化颗粒长轴取向的一致性.在上述2个因素的作用下,当杆状颗粒长径比较小时,增加长径比会抑制颗粒混合;当长径比较大时,增加长径比会促进颗粒混合.

杆状颗粒冲击破碎过程中的尺寸变化

为研究杆状颗粒在冲击破碎过程中的尺寸变化,利用立式冲击破碎机对3种不同尺寸的杆状颗粒进行了多次破碎研究。通过筛分破碎前后杆状颗粒的结构,得到了破碎后特征尺寸与初始特征尺寸的比值与破碎次数的关系,根据得到的关系,进行理论推导得到了能表示杆状颗粒尺寸变化的破碎方程,并对破碎方程加以了验证。结果表明:(1)杆状颗粒破碎前后特征尺寸的比值DN/DN+1与初始尺寸和破碎次数有关并随初始尺寸的减小或破碎次数的增加而减小;破碎后特征尺寸与初始特征尺寸的比值DN/D0与破碎次数N的关系可用方程D_(N)/D_(0)=a+b·e^(-cN)来表示;(2)杆状颗粒冲击破碎的尺寸变化规律可用方程D_(N)=A+(D_(0)-A)e^(-cNM)来描述,方程中A为破碎达到平衡时杆状颗粒的特征尺寸值。

杆状颗粒流化特性的DEM-CFD数值模拟研究

本文采用离散元气固耦合数值模拟方法(DEM-CFD)对不同长径比的杆状颗粒在气相中的流化过程进行了数值模拟研究。本文在宏观上分析了杆状颗粒的流动结构和床体的压降特性,并从微观上探究了杆状颗粒取向角的变化规律。结果表明,在气泡边沿处,杆状颗粒的主轴和气泡轮廓趋向一致。同时,长径比越大,床体发生流化所需的最大压降就越小,但也越加难以流化。另外,随着气流速度的增加,不同长径比下颗粒平均取向角间的差异逐渐减小。

基于离散元法的长短轴之比对散粒材料抗剪强度影响分析

杆状颗粒由于其形状与砾石、药品和谷物等真实颗粒的形状接近而受到研究者们的关注,其形状特征常用长短轴之比进行表征.以往许多学者曾通过离散元法研究过在相同孔隙率下杆状颗粒长短轴之比对其抗剪强度的影响,但在相同相对密度下的研究并不多见.通过控制颗粒摩擦因数形成具有相同相对密度的试样,研究了0%、35%、65%及100%相对密度下颗粒的长短轴之比对试样抗剪强度的影响规律.另外,还进行了相同孔隙率下的试验以进行结果对比.研究结果表明,相同相对密度下,峰值状态和临界状态时试样剪应力随长短轴之比增大而增大,与相同孔隙率下的结果一致,但峰值剪应力增大幅值要比相同孔隙率下的小.另外,对不同长短轴之比下试样内摩擦角进行分析,发现临界状态时内摩擦角随长短轴之比增大而增大,而峰值状态时内摩擦角受长短轴之比的影响相对较小.最后从试样剪胀性方面进行了分析,阐述了以上现象发生的机理.

形貌调控与镀层修饰结合制备口服疫苗载体

口服疫苗因其具有接种方便、能产生黏膜免疫等优点而备受关注,但胃肠道屏障、酸性环境和蛋白酶等不利条件制约了口服疫苗免疫效果的发挥。为提升其免疫效果,将形貌调控与镀层修饰策略结合制备新型口服疫苗载体,具体为将溶剂蒸发法与快速膜乳化法结合制备聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)杆状颗粒,并采用能够增强免疫反应的β-葡聚糖及具有更高降解pH的硫醇化修饰的羟丙基甲基纤维素苯二甲酸酯(T-HPMCP)对PLGA杆状颗粒镀层修饰。在制备PLGA杆状颗粒时,通过对外水相条件的摸索制备出了适合小肠上皮细胞摄取的长度在2~4μm、宽度在1~2μm的PLGA杆状颗粒。体外实验结果表明通过T-HPMCP修饰的疫苗载体在酸性环境下保持稳定有利于抗原活性保护,同时能够在pH≥7.4时分解而使抗原释放。细胞和动物实验结果表明其特殊的杆状形貌可实现较高的肠道上皮摄取速率及转运效率,并且β-葡聚糖的修饰能活化树突状细胞(DC),提升OVA特异性IgA和IgG抗体水平。综上,制备的镀层PLGA杆状颗粒作为口服疫苗载体可提升机体免疫应答,为口服疫苗的研究提供了新的材料和思路。