颗粒体系的多尺度混合指数

对颗粒混合物均匀性的系统研究揭示了混合过程中显著的多尺度特征,特别是宏尺度上均匀的混合物在微尺度上可能表现为极度不均匀,反之亦然,同时采用不同的采样方法和混合指数表征同一混合物在同一尺度下的均匀性可能也会有所差异。尝试提出一种多尺度混合指数,即在不同尺度采用不同评价方法,并将混合指数表达为不同尺度上的分布,而不是在未定义尺度上的单一值。该多尺度表征方法可更精确与全面地反映混合物的均匀特性。

圆盘圆形振荡下多颗粒体系的运动

对第十四届物理学术竞赛第15题——“煎饼旋转”进行了实验研究,运用PFC仿真软件对系统构建并进行模拟,同时自行设计装置对圆盘做圆形振荡的情况进行了详细的研究.得出了影响粒子碰撞反向运动的相关因素:摩擦阻尼、颗粒大小、圆盘振荡频率、绕轴半径.实验和仿真模拟结果一致,并得出圆盘中的粒子团随摩擦阻尼、粒子半径的增大,更容易出现反向运动;但随圆盘振荡频率的增大,不容易出现反向运动.随绕轴半径的增大,临界粒子数先减小后增大.

单一粗颗粒影响下的矿岩颗粒体系三维力链演化特征

针对现有放矿研究中未充分考虑粗颗粒影响的问题,基于滚动阻抗模型开展放矿数值试验,对不同粒径和位置单一粗颗粒影响下的矿岩颗粒体系三维力链宏观分布、数量、平均强度、准直性、长度以及方向等演化特征进行量化研究。研究结果表明:1)针对0.3~0.8 m的三维矿岩细颗粒体系,仅当粗细颗粒粒径比大于6.0且粗颗粒处于矿岩颗粒剪切带区域时,单一粗颗粒的存在才会导致粗颗粒一侧的松动体形态产生明显变异,引起局域细颗粒的提前移动。2)粗颗粒能够产生力链聚集效应,显著提高其四周局域内力链分布密度、力链接触数占比以及力链平均强度,而对力链准直性无显著影响。3)无论是否存在粗颗粒,在各放矿阶段局域内力链概率均随其长度增加而呈负指数函数形式减小;从统计意义的角度而言,力链最大长度均不超过10。4)当粗颗粒及其四周细颗粒未产生松动时,粗颗粒的存在可显著提高局域力链方向各向异性程度;当粗颗粒及其四周细颗粒产生松动后,其局域力链方向各向同性程度不断提高,局域力链方向逐渐向放矿口方向集中。

显微CT探究三维颗粒体系颗粒间力学行为

为描述三维颗粒体系颗粒间的微观力学行为,以陶粒为研究对象,利用显微CT开展三维颗粒体系原位加载实验,获得下压位移间隔为0.2 mm的颗粒二维图像序列.经三维重构得到颗粒体系的数字体图像,构建三维颗粒的孔隙网络模型,计算不同加载状态下的颗粒间接触信息.对接触信息进行量化统计,提出以颗粒接触面积衡量接触力的表征方法,从接触面积、竖向夹角、竖向力和配位数等新视角分析颗粒体系力学性能的变化规律,描述三维颗粒体系中颗粒间力学行为和力链发展演化的内在联系,提取强接触颗粒信息并对比颗粒位置坐标变化.研究结果表明:加载过程中,接触数量呈现递减趋势,强接触占总接触数量的1/3,平均接触面积基本不变;颗粒体系内部竖向夹角θ<45°和θ> 45°数量占比维持在2:3;竖向力是接触力和竖向夹角共同作用的结果,其数值受竖向夹角影响更加显著;平均配位数整体呈下降趋势,配位数为3,4和5的颗粒数量占比约70%;此外,颗粒与压头接触点位置影响强接触颗粒坐标变化,新接触点附近区域往往伴随接触行为的更新.

基于数字图像相关方法的动载颗粒体系力链破坏机制初探

颗粒物质是具有复杂力链网络的常见体系,其平衡和稳定性取决于内部力链骨架的几何结构和力学性能。为恰当刻画颗粒体系的微细观力学行为,从颗粒局部排列形态、颗粒间接触力和颗粒及外荷载的物理参数出发,展开基于二维数字图像相关技术(2D-DIC)的集中力作用下颗粒体系变形的试验。通过结合DIC的试验方法,应用牛顿力学理论及颗粒线性动量平衡获得颗粒间接触力的大小和方向,确定力链的动力学规律;得到颗粒间接触力大小分布变化并提取颗粒体系力链:提出颗粒排布的两种状态:横向传力和纵向传力状态;分析颗粒接触面法线与水平轴的夹角α、传力角β,讨论了α、β对力链断裂破坏的影响;分析颗粒直径d与外荷载压条直径D的比值R以及压条下表面能直接接触的最大颗粒数N等参数,为描述力链的演化和破坏重构机制提供参考基础;简单阐述了力链网络在外荷载下的微细观统计效应对体系宏观力学性质的影响规律。

局部加卸载下颗粒体系接触力残留与应力残留的关系

以正五棱柱颗粒体系加卸载的光弹试验为基础,通过条纹解析量化了特征颗粒所受接触力,揭示了卸载过程中接触力的演化特征.结果表明:卸载阶段浅层颗粒间基本无残留接触力,而深层颗粒间存在显著接触力残留;最后一级荷载为临界荷载.采用离散元模拟重现了光弹试验,数值模拟所得接触力链、残留接触力及颗粒位移与光弹试验一致,从而验证了数值模拟的有效性.基于数值模型分析了加卸载阶段颗粒体系的应力演化,得出应力与接触力链、残留应力与残留接触力的空间分布均一致.

石油污染物在海滩颗粒体系中吸附规律的研究

以0#柴油为研究对象,探讨了石油污染物在海滩颗粒体系中的吸附规律,考察了吸附剂(沙粒)的粒径、海水盐度和温度三因素对吸附作用的影响,并对吸附机理进行了分析。结果表明,颗粒物对溶解油的吸附速率较快,其吸附量与沙粒粒径成反比,与盐度成正比,而温度的升高不利于吸附过程的进行。溶解油在颗粒物上的吸附为物理吸附,其吸附模式符合Henery等温吸附式。

修饰离子聚合度对膜-颗粒体系静电自组装的影响

采用不同聚合度的季铵阳离子聚合物作为修饰离子熏对纳米Pt颗粒的合成及其在全氟磺酸膜穴Nafion雪上的静电自组装行为进行了研究熏结合Nafion膜电导率的变化对膜鄄颗粒自组装机理进行了分析。结果表明押自组装过程中Nafion膜电导率的下降总是比Pt组装量的上升先达到平衡熏表明膜鄄颗粒体系穴MPS雪的静电自组装是一个先由大量的小阳离子占据空位熏然后由离子修饰的大颗粒穴纳米Pt雪取代的过程鸦改变修饰离子的聚合度同时会引起组装液中游离修饰离子的数目的变化熏从而对电导率的衰减速度和组装第二阶段的脱附鄄组装平衡造成影响熏因此随着修饰离子聚合度的增加熏导电率达到平衡的时间增加熏组装量达到平衡的时间减少。

水泥颗粒体系RRB分布方程参数n和的探讨

通过对水泥颗粒体系颗粒分布特征及RRB方程的分析和数学处理 ,建立了计算RRB方程参数n和x的数学模型 ,并编制了相应程序 ,通过运算检验了程序的正确性。

单一粗颗粒对矿岩颗粒体系剪切特性影响试验

为了探究不同垂直压力以及不同粒径、形状和位置的单一粗颗粒对矿岩颗粒体系抗剪强度和运移特性的影响,采用自主设计的矿岩颗粒体系非接触式剪切特性监测与分析系统开展直接剪切试验.研究结果表明,当形状因子>0.5时,添加粗颗粒会显著增加5~10 mm矿岩颗粒体系的抗剪强度,粗细颗粒粒径比为3.07~4.23.粗颗粒在剪出口时的矿岩颗粒体系抗剪强度最大,剪入口次之,位于可视面中心位置时的抗剪强度最小.在所研究的取值范围内,矿岩颗粒体系抗剪强度随着垂直压力的增加呈线性增长规律.当形状因子<0.5时,随着粗颗粒形状因子的增加,抗剪强度无显著变化,当形状因子≥0.5时,随着粗颗粒形状因子的增加,抗剪强度缓慢增加.相较于粗颗粒形状,垂直压力对矿岩颗粒体系抗剪强度的影响更显著.在所研究的取值范围内,不同粗颗粒粒径、形状和垂直压力影响下的四周细颗粒运移轨迹均符合Boltzmann分布.粗颗粒四周细颗粒的垂直位移随着粗颗粒形状因子的增加会显著增加,随着垂直压力的增加,则会降低四周细颗粒的垂直位移;粗颗粒形状因子和垂直压力的二者增加均会提高细颗粒运移轨迹方向的有序程度.

颗粒体系错流微滤过程临界点研究——临界点的数值识别

以传统的滤饼层阻力和与诱导扩散相结合的浓差极化模型为基础,建立了刚性颗粒悬浮液体系错流微滤过程中模拟临界点的数学模型。模型的模拟和预测结果与实验值吻合很好。用该模型不仅能计算错流微滤过程中临界点的临界压力、临界错流速度和临界滤饼层厚度,还可以对临界点的性质与微滤中各项参数的关系进行预测。模型的提出为更好地理解颗粒体系错流微滤中的膜污染机理,并在实际应用中通过控制过滤操作参数来减小或消除此类膜面污染提供了理论依据。

混合弹性颗粒体系声衰减数值模拟

采用概率统计方法——蒙特卡罗方法,建立一种预测液固两相体系中混合弹性球形颗粒声衰减的理论模型。在单颗粒声散射和吸收的基础上,将连续超声波抽象离散化为大量独立的声子,追踪声散射过程,通过统计接收器探测声子数最终确定声衰减系数。采用数值方法对单一球形颗粒的液固两相体系中声衰减进行预测和比较,确定了该方法的可行性后将该方法推广到混合颗粒体系中,对玻璃微珠/铁粉构成的混合颗粒及多分散混合颗粒体系进行数值研究。结果表明:在体积浓度低于10%时,蒙特卡罗法预测得玻璃微珠或铁粉颗粒声衰减和ECAH,Lloyd和Berry,Waterman等建立的模型结果吻合。对于混合颗粒构成的两相体系,算例中,随着体积浓度增大到10%,声衰减系数随混合颗粒数目比的变化呈现出了非线性的变化,同时颗粒物性也会影响不同组分颗粒对声衰减的贡献,算例中铁粉颗粒比玻璃微珠对声衰减的影响更大。

自驱动颗粒体系中的熵力

在许多纳米复合材料体系中熵力(entropy force)是普遍存在的,但由于熵力的存在会导致纳米颗粒的凝聚从而降低其许多性能,因此在大多数情况下熵力的存在对体系并无益处,所以研究如何减小熵力对体系的影响是非常重要的.不带角速度的自驱动粒子在熵力作用下会集聚在纳米颗粒(或者纳米棒)周围,这会对纳米颗粒(或者纳米棒)产生很大的相互作用力.对于纳米颗粒,在不带角速度的自驱动粒子体系中存在着非常大的排斥力.而对于纳米棒,由于纳米棒内外的不对称性,使得两个纳米棒之间会产生吸引-排斥转变,同时这个吸引-排斥转变与纳米棒之间的距离有关.当自驱动粒子加上一个自转角速度ω之后,熵力的作用就大大减弱,纳米颗粒不再集聚.研究结果有助于对非平衡态下纳米颗粒(或纳米棒)之间熵相互作用力的认识.

具有单轴各向异性的单畴铁磁颗粒体系的磁谱的研究

单畴铁磁颗粒体系的磁谱的研究具有很重要的应用意义 .我们从单畴颗粒的自由能出发 ,应用磁化强度的运动方程和弛豫时间近似的方法 ,获得了单畴铁磁颗粒体系的磁谱与单轴各向异性常数、外场频率和阻尼系数之间的关系 .

无机凝胶与预交联颗粒体系调驱技术在瓦窑堡采油厂的应用

瓦窑堡采油厂的油藏资源具有低孔低渗的特殊性,对注水开发以及调驱技术效果要求较高。本文主要通过对瓦窑堡的油藏注水开发进行现状分析,并以此为基础,进一步研究维持油田产量的技术,进而对提升调驱效果的相应技术与化学药剂组合进行研究;其中,尤其着重于对无机凝胶与预交联颗粒体系调驱技术的分析,以期为促进采油技术发展提供可参考依据。

基于磁矩一致转动磁化模型的单畴颗粒体系矫顽力计算

高矫顽力是对六角永磁铁氧体性能的一项基本要求,而矫顽力的理论值是判断一种材料矫顽力是否还有提升空间的依据,也是分析材料磁矩状态的重要参数。目前文献中计算六角永磁铁氧体材料矫顽力H_(c)的公式中,对系数0.48的得出过程一直语焉不详。通过对单畴颗粒体系中磁矩一致转动模型进行分析,并用拉格朗日插值法对原始数据进行了计算,明确了系数0.48的来由。

分形粒度分布有限颗粒体系模型

分形粒度分布（fractal size distribution,FSD）满足标度律N（】d）∝d-D （0【d【∞）,（1）式中Ⅳ（】d）为粒度大于d的颗粒数目,幂指数D为分布分形维数。满足式（1）的颗粒体系普遍存在,月坑。

上海交大揭示颗粒体系中非晶转变机制

上海交通大学物理与天文系王宇杰研究组揭示了颗粒体系中非晶转变机制，为理解玻璃化转变结构机理提供了新线索。相关成果日前发表于《自然一通讯》杂志。 玻璃化转变是凝聚态物理中最难解决的问题之一，迄今未有一个公认的基础理论框架。王宇杰研究组对用于模拟具有相互吸引作用的原子体系的湿颗粒堆进行三维CT成像，在其中找到了与胶体体系中相似的具有五轴对称性的局部最优结构，并且发现这些结构在体系变密的过程中有显著变化。

多颗粒体系在伊曲康唑增溶中的应用与表征

目的解决伊曲康唑的难溶性问题,提高其体外溶出度,为伊曲康唑多颗粒体系进一步工业化放大生产提供参考。方法采用流化床底喷包衣工艺,制备伊曲康唑多颗粒体系微丸,将伊曲康唑与羟丙甲纤维素溶于有机溶剂后喷载于蔗糖丸芯表面,在微丸表面形成固体分散体。采用单因素法考察流化床底喷包衣制备参数。采用星点设计-响应面法,以累积溶出度、上药效率及黏连率为响应值,对伊曲康唑多颗粒体系的药物载体质量比和丸芯增重进行优化。制备样品对优化后处方进行验证,通过扫描电子显微镜观察伊曲康唑多颗粒体系的镜下层级结构,运用差示扫描量热法(differential scanning calorimetry,DSC)及X-射线粉末衍射法(X-ray diffraction,XRD)对伊曲康唑多颗粒体系微丸中的固体分散体进行表征,并通过对比伊曲康唑微丸和物理混合物在0.1 mol·L^(-1)HCl溶出介质中的溶出曲线,对其增溶效果进行验证。结果单因素法确定流化床底喷包衣参数,泵液速度为3.0~5.0 mL·min^(-1),雾化压力为1.5 bar,进风量为110 m^(3)·h^(-1),物料温度为35℃;根据星点设计-响应面法拟合优化后处方的药物载体质量比为1∶1.5,丸芯增重为75%,此时各响应值达到期望值。根据扫描电子显微镜结果可知伊曲康唑多颗粒体系微丸直径约为910μm,微丸的蔗糖丸芯直径约为570μm,上药后载药层厚度约为110μm,包封层厚度约为11μm。通过DSC与XRD结果可知伊曲康唑多颗粒体系微丸中伊曲康唑形成了均匀的固体分散体,为无定形。在0.1 mol·L^(-1)HCl溶出介质中,第90分钟多颗粒体系累积溶出度约为物理混合物的10倍,增溶效果显著。结论将伊曲康唑制成多颗粒体系微丸,形成固体分散体,可以显著改善伊曲康唑的体外溶出度。

基于G^(2)值法的二维光弹颗粒体系力链研究

力链是颗粒体系研究中的重要概念,是微观现象的集中体现,对宏观颗粒物质体系起着重要作用。采用光弹方法对受竖向荷载作用的混合直径颗粒体系进行加压实验,结合数字图像处理技术和G^(2)值法(彩色梯度均方值算法),分析了颗粒体系在竖向荷载作用下几何结构的变化以及接触力、力链网络的分布情况。首先通过数字图像处理技术统计出颗粒体系在不同竖向荷载作用下的接触向量角度分布情况,发现其集中分布区间只是在区间分布频率上出现小幅波动,竖向荷载的增大并不会对整体分布产生影响。然后通过G^(2)值法求出了颗粒体系的G^(2)值,并对单个颗粒的G^(2)值和平均接触力F的关系进行了拟合,结果表明,光弹颗粒的G^(2)值随着F的增大而增大,接触点少的颗粒G^(2)值反而偏大。接着通过拟合公式计算出单个颗粒的接触力,根据其与平均接触力的比值频率统计结果画出接触力频率分布曲线,从曲线结果来看,竖向荷载的增大能够让颗粒体系中直径较小的颗粒接触力更加接近平均接触力,分布更加统一;直径较大的颗粒能够支撑起更多的荷载并接触到更多其他的颗粒,承受更大的接触力。最后根据接触力的分布情况判定出强弱力链并画出力链网络,结果表明,竖向荷载的增大在一定范围内会让强力链的分布趋于统一,强力链上的颗粒排列更加紧凑,随着荷载不断增大,强力链上的颗粒数目变少且更易断裂解体成单颗粒分布,进而加剧颗粒的重排性质。