单层水平振动颗粒系统中颗粒分离的研究

为了研究单层水平振动颗粒系统中的颗粒分离现象,将一种基于平均场理论的统计力学方法运用到格点化的单层水平振动颗粒体系中.考虑由2种不同大小颗粒组成的体系,给出了体系的哈密顿量和配分函数.计算出了颗粒的分布趋势,计算结果在一定程度上解释了单层水平振动颗粒体系中不同大小颗粒的分离现象.     

颗粒物质电学性质研究进展

颗粒物质的静力和动力学性质已经进行了大量的研究,近年来很多人开始对颗粒物质在电流、电场作用下的性质进行研究。综述了颗粒物质电学性质的研究,主要介绍了颗粒堆积导电方面的研究进展。     

球状固体在颗粒流体中的上升或下降时间研究

作者基于流体力学的知识用理论方法研究了球状固体在振动流化的颗粒介质中的上升和下降时间,结果表明颗粒介质与球状固体的尺寸、以及外部振源的频率对物体的上升或下降时间有显著的影响.这对于研究巴西果效应及颗粒中的对流现象的物理机制有一定的参考价值.     

颗粒物质表面摩擦性质研究

颗粒物质的摩擦性质与普通的固态物质有很大的区别.通过两颗粒层表面间的相互摩擦实验发现:(1)表面粘有固定颗粒的滑块与离散颗粒层表面发生相对运动时,最大静摩擦力随颗粒层中颗粒尺寸的增大而减小;(2)滑块受到的滑动摩擦力与颗粒层数有关,颗粒层数小于三层时,滑块受到的滑动摩擦力随颗粒层数增加而增加,当颗粒层数大于等于三层时,滑块受到的滑动摩擦力不再增加.通过拟合得到最大摩擦力F与尺寸R满足F=A Bexp(-R/C)关系.     

撞击物在二维颗粒床中穿行的运动过程

用高速摄像和加速度传感器观测方法研究物体在重力加速度作用下撞击二维颗粒床并在其中穿行的运动过程。由高速摄像可以清楚地观察到床颗粒受撞击后的位移分布情形,揭示了颗粒床被流化的区域及程度和可能产生喷流的物理机制。流化区域仅限于撞击物路径附近,反应了颗粒介质的强耗散特性。通过加速度传感器直接测量撞击物在运动过程中所受阻力,与在液体中穿行阻力进行了比较。相关的实验数据反映了在这样的二维体系中,撞击物受到不可忽略的与速度相关的阻力作用。     

平动旋转圆盘内颗粒物质分离现象

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颗粒分离现象.结果表明填充密度对二元颗粒分离有着重要影响.随着填充密度的增加,颗粒团会逐步出现反转和颗粒分离现象.这一研究为揭示颗粒物分离的巴两果效应提供了简单的典型模式.     

颗粒物质与固体交界面静摩擦系数的测量与分析

颗粒物质与固体界面的摩擦力是当前颗粒物理研究中经常遇到的边界条件,但文献上对其取值有较大分歧。本文实验测量了颗粒物质与不同固体界面的最大静摩擦力,发现界面摩擦均满足达芬奇摩擦定律,且测得的静摩擦系数约在0.17～0.20之间。而材料手册中同样材料的固-固接触摩擦系数高达0.94,这表明一般不能直接用材料手册的摩擦系数值分析讨论与它有关的颗粒问题。     

颗粒物质中的微扰

介绍了容器中颗粒物质内部受到局域微绕的研究进展,并对微扰态的性质和规律做一些分析和讨论。     

龙岩市区大气中颗粒物质的污染分析

本文总结了９１－９５年近５年来的大气常规监测数据，说明了龙岩市建城区大气污染最严重的是颗粒物质的污染，其中降尘污染最为严重，其次为ＴＳＰ的污染，且ＴＳＰ与降尘的年均值变化具有显著的相关性；并分析了建城区内降尘与ＴＳＰ的污染状况及其来源（工业区和交通干线的污染），就此本文作者提出一些建议性意见，以期为颗粒物质污染的治理决策提供科学依据。     

颗粒物质内部应力分布的研究

作者介绍了颗粒物质内部应力分布的研究现状,讨论了典型的沙堆底部中心压力最小这一反常规现象及相关理论以及动态二维沙堆实验与理论分析,对这些理论进行了综述和比较。测量了探棒与颗粒相对运动情况下,颗粒重组导致滑动摩擦力增大的实验,并对结果进行了解释。     

颗粒材料热力学理论在简单剪切流中的应用

颗粒物质由大量离散的粗大固体颗粒聚集而成,在外界作用下可能发生准静态变形、变形局部化和破坏,直至流动,其中采用固体力学和流体力学对准静态变形和流动开展的研究较为系统,而变形局部化和破坏的研究非常薄弱．分析内部结构演化规律,建立颗粒体系非平衡态热力学,统一描述颗粒体系力学行为是重要的基础研究课题,Granular Solid Hydrodynamics（GSH）理论为该研究提供了基础．本文完善了该理论涉及的颗粒温度表达式,确定了相应参数数值;与动理学理论和离散元模拟一起对恒定体积简单剪切流进行了分析,对比了三种方法得到的正应力与颗粒体积分数的关系,发现由于基本假设的限制,动理学理论只能适用于稀疏颗粒流,而完善后的颗粒体系热力学理论比动理学涵盖范围更广,可以从稀疏体系到密集体系．这样该理论可以连贯地描述颗粒体系准静态变形、变形局部化和破坏,直至流动的力学行为．     

颗粒聚集体的崩塌性质研究

考察和分析了一般颗粒物质堆积体中崩塌的主要特征，概述了目前对颗粒物质崩塌研究所涉及的相关模型以及理论，并对其适用范围和局限性进行了分析，指出了他们的成功之处及不足，提出了对颗粒物质堆积体崩塌机理进行深入研究的一些思路。     

颗粒物质三维直剪实验的数值模拟

为了获取断层物质的受压剪切特性,用离散元法生成5种非规则颗粒单元来模拟自然条件下断层物质的直剪过程,以实验数据为参数,探讨了不同法向应力、摩擦系数、颗粒形状、试样颗粒组构对断层物质的剪应力的影响。结果表明,剪应力随法向应力、摩擦系数、非规则颗粒含量的增加而增大,不同法向应力、颗粒形状、试样组构下孔隙率的变化反映了剪应力的变化。     

Discrete element simulations of two wetting effects on granular materials

To explore the microscopic responses of granular materials to wetting,the inter-particle lubrication effect and particle breakage in an odometer were simulated using a two-dimensional discrete element method.The lubrication effect was modeled by reduction of the inter-particle friction coefficient and particle breakage was initiated by decreasing the particle strength.Once the strength of the particles decreased to a threshold value,the particles began to break so that new contacts could be established to transfer the external loads.Numerical simulations successfully reproduced the additional compaction of the material and the intensification of the horizontal stress in addition to the microscopic responses of the granular assemblies.The microscopic interpretation of the earth pressure coefficient at rest and the evolution of the grain number distribution during particle breaking were also investigated.     

Experimental study of segregation patterns in binary granular mixtures under vertical vibration

We report the experimental observations of the segregation patterns in initially well mixed copper and glass spheres subjected to a vertical sinusoidal vibration at differ-ent values of acceleration Г and frequency f.A segregation phase diagram is obtained,which includes Brazil nut(BN),Reversed-BN(RBN) and “sandwich” segregation patterns at different Г and f. The stable RBN segregation is experimen-tally found for the first time,in which large heavy particles move down to the bottom and form the lower-layer while small particles rise to the top and form an upper-layer.The boundary vaiues(Г,f),which separate regions of different patterns,depend on system‘‘‘‘s initial condition,i.e.hysteresis exists.     

磁颗粒复合体系中的反常霍耳效应

巨磁阻和反常霍耳效应都是与电子自旋相关散射有关的磁输运现象,应用扩展的有效介质近似方法和双通道模型,研究了磁颗粒复合体系中的反常霍耳效应,它源于旋轨耦合作用引起的电子非对称自旋相关散射。从理论上计算了反常霍耳效应与磁性颗粒尺寸关系,得到与实验基本相符的结果。在反常霍耳效应与磁颗粒浓度关系的研究中,发现在巨磁阻峰值浓度附近出现最佳的反常霍耳效应。     

颗粒物质剪切流动的类固-液转化特性及相变图的建立

颗粒物质类固-液相态间的转化现象广泛存在于工程地质、自然环境和工业生产等诸多领域,其力学特性在相态转化过程中会发生很大的变化,是目前颗粒物质力学研究的热点和难点.通过对颗粒物质类固-液转化过程中基本力学行为的研究,可建立表征颗粒物质类固-液转化的相变图,揭示类固-液转化的内在机理.颗粒物质的类固-液转化过程可大体分为两种,即阻塞与流动状态的转化,以及在流动过程中类固态与类液态力学行为的转化.本文以周期边界条件下的多分散颗粒系统为研究对象,采用离散单元方法数值模拟了单剪流动过程;分析了在不同体积分数和剪切速率下颗粒系统的平均应力、配位数、净接触时间数、有效摩擦系数、惯性指数和广义Savage数等宏观参数的分布规律;讨论了类固-液转化的内在机理,建立了一个以孔隙率、无量纲剪切应力和无量纲剪切速率为基本变量的相变图.该相变图不仅能够表征出颗粒物质由阻塞向流动状态的转变,同时也能够描述颗粒物质在剪切流动中发生类固-液转化的演化规律.