振動(dòng)顆粒的分離與對(duì)流.pdf

1、顆粒物質(zhì)由大量可以獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的固體小顆粒構(gòu)成，它廣泛存在于我們周圍并與我們生活息息相關(guān)。對(duì)它的研究涉及多個(gè)領(lǐng)域：工業(yè)、農(nóng)業(yè)、建筑業(yè)、醫(yī)藥業(yè)等，而且滑坡、泥石流、雪崩、沙塵暴等自然災(zāi)害也與顆粒物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的密切相關(guān)。所以對(duì)顆粒物質(zhì)的研究具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)效益。
　　顆粒物質(zhì)可以表現(xiàn)出類似于固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)的特性，但又具有豐富而獨(dú)特的行為。對(duì)顆粒物質(zhì)特性的認(rèn)識(shí)和利用由來已久，早在14世紀(jì)，水手就采用沙漏計(jì)時(shí)。但直到近些年才開始對(duì)

2、顆粒物質(zhì)的物理行為進(jìn)行深入研究。尤其振動(dòng)顆粒體系中的對(duì)流運(yùn)動(dòng)和‘巴西果’分離效應(yīng)更是引起了人們濃厚的興趣，因?yàn)樗鼈冊(cè)诨A(chǔ)研究與應(yīng)用領(lǐng)域有著重要作用。對(duì)流運(yùn)動(dòng)指的是顆粒物質(zhì)體系內(nèi)部形成的閉合的顆粒運(yùn)輸現(xiàn)象；‘巴西果’分離效應(yīng)指的是振動(dòng)下的顆粒物質(zhì)體系中的大顆粒的上升運(yùn)動(dòng)。本文對(duì)相關(guān)結(jié)果進(jìn)行了簡(jiǎn)要概述，并對(duì)豎直振動(dòng)下窄容器中顆粒物質(zhì)表現(xiàn)出來的對(duì)流運(yùn)動(dòng)和‘巴西果’分離效應(yīng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究和初步分析。
　　我們的研究表明，在細(xì)長(zhǎng)圓筒形容器中

3、對(duì)不同尺寸的不銹鋼球進(jìn)行豎直振動(dòng)時(shí)，存在對(duì)流態(tài)和無對(duì)流運(yùn)動(dòng)態(tài)。當(dāng)顆粒尺寸較大（≥1mm）時(shí)，顆粒可以進(jìn)入無對(duì)流狀態(tài)，尺寸較小時(shí)為對(duì)流態(tài)。在無對(duì)流態(tài)時(shí)沒有‘巴西果’分離效應(yīng)，而有對(duì)流時(shí)存在著明顯的‘巴西果’分離效應(yīng)。這表明對(duì)流運(yùn)動(dòng)是產(chǎn)生‘巴西果’分離的一種重要機(jī)制。我們通過測(cè)量大顆粒由底部上升至顆粒床表面所用的時(shí)間來研究‘巴西果’分離效應(yīng)。實(shí)驗(yàn)表明分離過程主要受振動(dòng)頻率和振動(dòng)加速度的控制，但溫度和空氣濕度也會(huì)產(chǎn)生影響。實(shí)驗(yàn)中還觀察到顆粒床