转鼓中双组元颗粒混合物形成斑图的模式和机制

双组元颗粒混合物在薄转鼓中形成花瓣斑图的物理现象引起了学术界的关注,实验研究和理论分析已逐渐揭示出花瓣形成过程的复杂行为。本研究受波破裂模型的启发,通过开展一系列双组元颗粒混合物在转鼓中形成花瓣斑图的实验研究,得出如下结论:1)颗粒混合物在流动层中的混合—分聚竞争及与之相伴的波破裂行为是斑图形成过程的重要动态平衡特征,提出的"双重波破裂模式"可描述前半花瓣和后半花瓣形成过程的不同动力学特征;2)颗粒沉积结构对流动状态具有记忆效应并作为来流的初始条件在循环运动中起到正反馈作用,强化了花瓣结构的周期性演化过程。花瓣斑图的形成机制可简要地归结为:自发分聚,耦合强化;3)在形成规则花瓣斑图的转速范围内,花瓣数量随转鼓转速提高而减少,而与转鼓尺寸及不同组元颗粒物性间的复杂关系仍有待深入研究。

二元颗粒混合物按质量取样的误差研究

二元颗粒混合物的随机取样方式有两种：一是按颗粒数目取样，二是按质量取样。本文对二元颗粒混合物按质量取样的误差进行了深入研究，详细分析了混合物的各种参数对被测组分含量取样误差的影响，应用MonteCarlo技术对取样进行了模拟。以颗粒药品的二元混合物为例对按颗粒数目取样和按质量取样的误差进行了比较。此项研究对于分析取样理论和应用具有重要价值。

探讨二元颗粒混合物取样误差的新的数学模型

采用新的数学模型研究二元颗粒混合物的取样误差，首次提出了取样的逻辑质量单元的理论，探讨了逻辑质量单元的物理意义，建立了按质量取样的标准偏差的计算公式．应用颗粒药品二元混合物的取样实验。

散射对高温气体⁃碳黑颗粒混合物辐射传输的影响

基于全光谱k分布(Full spectrum k distribution,FSK)模型、MIE理论和有限体积法(Finite volume method,FVM),构建了均温、均质辐射参与性气体-碳黑颗粒混合物介质热辐射传输模型,并分析了碳黑不同尺寸、不同体积浓度以及介质不同路径长度和不同温度条件下,因忽略碳黑颗粒散射所导致的介质热辐射传输特性(如辐射热流、辐射源项)的计算误差。研究结果表明:体积分数不变,增大粒径,计算误差呈现出先增大后减小的趋势;数密度不变,增大粒径,或者粒径不变,增大体积分数,均将使得计算误差相应增大;粒径、体积分数不变,增大路径长度,或者升高介质温度,均将增大计算误差。通常对于含有大颗粒、高碳黑浓度的辐射参与性气体-碳黑颗粒混合物介质,碳黑颗粒散射不能忽略。

固体颗粒混合物光谱解混模型的影响因子分析

为分析固体颗粒混合物光谱的解混模型的影响因子,验证混凝土水化产物光谱解混的可行性。本研究选取类似混凝土水化产物的氢氧化钙与硫酸钙作为研究对象,进行固体颗粒混合物高光谱解混实验。从混合物光谱叠加、混合比例及搅拌时间3个方面分析了固体颗粒混合物光谱的影响因子。研究结果表明:硫酸钙粉末与氢氧化钙粉末的混合物实测光谱曲线与理论光谱叠加模型曲线的总体趋势一致;固体颗粒物质混合时的混合比例、搅拌时间会影响固体颗粒混合物实测光谱特征。运用光谱比值导数法对混凝土水化6~16h产物的氢氧化钙进行光谱解混,其比值导数处理结果的丰度表明,6~16h水泥水化的过程中氢氧化钙的含量逐渐增加,验证了光谱解混模型对混凝土水化产物光谱检测的有效性。

侧限压缩条件下砂岩/泥岩颗粒混合物的渗流特性

在地下采矿活动期间很容易形成具有高渗透性的塌陷区,引起地下水的蓄积和渗流,进而导致突水灾害,严重威胁地下开采的安全。为探讨砂岩/泥岩颗粒混合物(GSMM)在塌陷区中的危害机理,本文采用岩石颗粒渗流实验装置,对砂岩/泥岩颗粒混合物的渗流特性(渗透率κ和非达西系数ζ)进行了一系列实验研究。实验结果表明:试样的孔隙率随着侧限压缩位移的增加(试样高度的降低)而逐渐减小。由于加载过程中裂缝和空隙的减少,砂岩/泥岩颗粒混合物的渗透率降低,非达西系数升高。渗流特性的变化趋势会发生局部波折,且泥岩比重更高的试样渗流特性波动更加明显,说明砂岩/泥岩颗粒混合物的渗流特性与侧限压缩位移、颗粒混合物成分、颗粒粒径、孔隙结构等有关。

基于相似性原则的橡胶颗粒-砂混合物热导率理论模型

为准确定量评价人工隔热材料橡胶颗粒-砂混合物的导热性能,突破现有经验关系模型适用性较差的局限性,以Wiener土体热导率模型为框架,基于相似性原则,通过对混合物中各介质的导热性能进行分析,建立用于计算混合物热导率的理论模型,分析模型中计算参数的意义和确定方法,根据文献报道热导率测试数据,对比验证模型的有效性,并探讨模型进一步完善和拓展的研究方向。研究结果表明:橡胶颗粒和孔隙液的导热能力相似,可将两者归属为相似类传热介质应用于Wiener串、并联模型中;模型综合考虑了橡胶掺量、粒径比、饱和度和孔隙率等对橡胶颗粒-砂混合物结构和导热性能的影响,准确描述了混合物热导率和橡胶掺量、粒径比的相关关系,与实测数据的对比结果显示了较高的精确度。探明复杂应力状态和极端气候条件对刚-柔性颗粒混合物导热性能的作用规律,是进一步完善和拓展本文模型的重要研究内容。

振动颗粒混合物中的三明治式分离

在竖直振动两种颗粒的混合物的实验中 ,观察到了一种新的分离现象———“三明治”式分离 ,即大而重的颗粒被夹在两层小的轻颗粒之间 .这不同于“巴西果”效应导致的大而重的颗粒在上的两层有序结构 .实验表明当振动加速度大于某个临界值时这种三层有序将取代两层结构 ,而且是稳定的 .实验中观察到导致“三明治”式分离的两种不同的分离过程 .对这两种过程的物理机理及其与振动加速度、振动频率及颗粒尺寸等因素的关系做了研究 。

缓冲/回填材料——膨润土颗粒及其混合物研究进展

膨润土颗粒是一种用于填充高放废物地质处置库中各种施工接缝和空隙的缓冲/回填材料。从膨润土颗粒的制备方法、填充技术与堆积性质、热传导特性、水力特性、结构演化规律及力学特性等6个方面,全面回顾和总结了近年来对膨润土颗粒的研究成果与最新进展,并分别指出了各方面值得进一步深入研究的几个课题。研究表明,膨润土颗粒可由多种方法制备,也可采用多种技术填充到处置库中,其堆积干密度和均匀性与充填技术、级配、堆积方式等因素有关,其热传导系数与干密度、含水率和温度等因素有关,其水力–力学特性与级配、干密度及温度等因素有关。通水水化或降低吸力过程中,颗粒混合物由初始松散结构逐渐转变为胶结融合结构,及至水化饱和后基本达到宏观上的均一化结构,但微观层次的均一化过程仍将持续漫长的时间。考虑到处置库实际运营工况的复杂性,科学高效的颗粒混合物填充技术、多场(热–水–化–力)耦合条件下的颗粒混合物水力–力学特性及结构演化规律是今后值得深入探索的研究方向。

颗粒和粉体混合物沿斜管运动计算和参数测定

在分析简化基础上,建立了颗粒和粉体混合物沿倾斜管流动方程。实验测定了直径2～3mm的陶瓷颗粒和玉米秸秆粉混合物的堆密度和滑动摩擦系数。实验表明:混合物堆密度、滑动摩擦系数和混合物中各成分的理论体积系数呈线性关系,且线性式中各表观值大于纯物质相应的值。

橡胶颗粒-砂混合物新型路基填料动力参数特性的试验研究

为研究橡胶颗粒与砂土混合物这种新型路基填料在循环列车荷载作用下的动力参数特性,进行室内固结不排水动三轴试验,分析了橡胶颗粒含量、围压以及加载频率等因素对橡胶颗粒-砂混合物动剪切模量、阻尼比等特性的影响,研究结果表明:应变一定时,混合物的动剪切模量随着橡胶颗粒含量的增加而减小,随着围压的增大而增大,随着加载频率的增加而轻微减小;基于Hardin-Drnevich双曲线模型对动剪切模量试验结果进行拟合,得出最大动剪切模量,发现最大动剪切模量随着橡胶颗粒含量的增加而减小;混合物的阻尼比随着橡胶颗粒含量的增大而增大,随着围压的增大而减小,加载频率对阻尼比的影响较小;基于试验结果,建立了橡胶颗粒-砂混合物阻尼比与动剪应变的关系式。最后,基于柔性橡胶颗粒与刚性砂土颗粒的微观接触特性,分析了橡胶颗粒对混合物动剪切模量以及阻尼比的影响机理。综合研究结果得出:橡胶颗粒含量不宜超过20%,此时橡胶颗粒-砂混合物作为新型路基填料的动剪切模量可以满足要求,阻尼比较大,具有良好的减震耗能效果。

基于橡胶颗粒−砂混合物新型路基填料液化特性

为研究橡胶颗粒−砂混合物这种新型路基填料的液化特性,进行室内固结不排水动三轴试验,分析橡胶颗粒体积分数、围压、循环应力比以及加载频率等因素对橡胶颗粒−砂混合物动孔隙水压力特性以及抗液化能力的影响。基于柔性橡胶颗粒与刚性砂颗粒受力特性,分析橡胶颗粒提高饱和砂土抗液化强度的作用机理。研究结果表明:橡胶颗粒−砂混合物的动孔隙水压力发展曲线可以分为3个阶段,即快速增长阶段(初期动孔隙水压力呈不规则增长趋势,后期呈正弦波形式快速增长趋势)、呈正弦波形式缓慢增长阶段以及稳定阶段。加入橡胶颗粒显著提高饱和砂土的抗液化强度,并且随着橡胶颗粒体积分数增大,混合物的抗液化强度提高得更加明显;柔性橡胶颗粒在外荷载作用下能够产生较大的压缩变形而承担一部分外荷载,减小孔隙变形程度,在一定程度上抑制动孔隙水压力的产生和累积,进而提高混合物的抗液化强度;较大围压、较小循环应力比以及较小加载频率都有益于提高橡胶颗粒−砂混合物抗液化强度;橡胶颗粒−砂混合物的归一化动孔隙水压力与振次比的关系曲线符合A型动孔隙水压力曲线模型;本文所用材料的最优橡胶颗粒体积分数在10%左右,此时混合物的静力学强度不低于纯净砂土的静力学强度,并且加入橡胶颗粒可以有效提高饱和砂土的抗液化能力,改善其动力特性。

内置水平管的振动流化床中混合物的临界流化速度

在内置水平管的矩形振动流化床内研究了玉米粒和塑料珠混合物(Geldart D颗粒)中的流体力学性质。考察了颗粒质量分数、振动频率、振幅和内置水平管对混合颗粒的临界流化速度的影响。实验表明,振动的加入降低了混合物的临界流化速度。根据振动流化床的动力学特性,分析床层中颗粒受力情况,建立了混合颗粒物在振动流化床中临界流化速度的两类数学模型。通过实验数据建立两种模型的关联式所得的计算值和实验值误差控制在10%以内,吻合较好。

混合颗粒在内置水平管振动流化床中流体力学研究

在内置水平管的二维振动流化床中研究了玉米粒与塑料珠颗粒混合物的流化特性,考察了颗粒质量分数、振动频率、振幅、内置水平管和振动强度对床层压降及临界流化压降的影响。实验结果表明,在混合颗粒的振动流化床中,固定床阶段,相同条件下床层压降随着玉米粒质量分数的增大而增大,流化床阶段随玉米粒质量分数增大而减小;内置管的引入增大了床层压降;振动的引入增大了固体床阶段的床层压降,降低了流化床阶段的临界流化压降;振动对大粒径的影响小于小粒径;由实验数据拟合出的用于预测带内置水平管的混合颗粒振动流化床临界流化压降的经验公式,经验公式与实验数据基本吻合。

基于热探针测试的橡胶-砂颗粒轻质混合填料导热系数影响因素研究

导热系数是岩土材料热学特性的一个重要参数,文章对橡胶-砂颗粒混合物的进行了大量的热针试验。详细分析含砂率、含水率和干密度对导热系数的影响。结果表明:当含砂量小于20%时,橡胶-砂混合物的导热系数逐渐增加,但砂粒含量超过80%后,导热系数立即出现较高的增加速率;随着干密度的增加,导热系数在低含砂率时呈现抛物线增长,在高含砂率时呈现线性增长;橡胶-砂混合物导热系数随含水率的变化可分为增长区域和稳定区域,6%含水率可作为临界含水率。该文可为地热相关结构周围的轻质回填材料提供更合理的热学参数,此外,废旧轮胎的有效利用可以减少环境污染,促进可持续的基础设施。

基于CFD-DEM模腔填充过程中颗粒分离行为分析

为综合分析不同工况下三元颗粒混合物填充模腔的分离行为,采用计算流体力学-离散单元法(CFD-DEM),模拟高密度、无黏性颗粒混合物填充模具过程,并研究送料速度、颗粒生成方式、送料机构壁面斜度、模具形状与深度以及环境空气等多种因素对其分离行为的影响。结果表明,增加送料机构行进速度,可在行进方向上显著抑制大粒径颗粒的分离行为,降幅高达71%,而在其他方向上对其分离行为的影响较小;降低送料机构壁面斜度、适当加大模具深度均能提高颗粒混合物在模腔内的分布均匀度;分层生成方式产生的颗粒混合物,位于中间层颗粒群的分离行为受到显著抑制,分离指数最小仅为0.8;模腔内的空气会在颗粒填充时发生逸散从而迟滞细颗粒的运动,使得约40%的细颗粒在局部区域集聚,不利于颗粒混合物在模具内的均匀分布。

垂直振动颗粒混合气体的振荡现象研究

运用事件驱动算法研究颗粒混合物在垂直振动容器中的振荡现象.容器被具有一定高度的隔板分成相等大小的两个小室,并采用半径相差一倍的两种颗粒.研究结果表明,颗粒振荡周期随两种颗粒密度比的减少而急剧增加.通过计算在垂直方向上两种颗粒高度之比随颗粒密度的变化关系,说明决定颗粒振荡与否的主要因素并不是"巴西坚果效应"或"反巴西坚果效应".通过计算颗粒温度,发现颗粒振荡取决于颗粒混合气体的小颗粒温度.当小颗粒温度大于一定值时,颗粒混合气体发生颗粒振荡现象.根据Viridi等提出的流体动力学模型,文中对该模型做出相应的修改,加入密度因子,从而可以解释颗粒振荡周期与颗粒密度比的关系.

流体力学中一个广义函数方程解析解的存在性

给出了方程φ~2+gφ~2=h(g,h是给定的关于z的有理函数)解析解存在的充分必要条件,同时利用构造性方法给出所有满足此方程解析解的一般结构形式: φ=(d^(-1)qq_1)^(1/2)sin((qpd)^(1/2)γ(z)) φ=(p^(-1)q_1g_2)^(1/2)cos((qpd)^(1/2)γ(z))是流体力学中研究硬性球状颗粒混合物的Percus-Yevick方程时推导出的函数方程的广义形式。