水平滚筒内二元颗粒体系径向分离模式的数值模拟研究

作     者：赵永志 程易 Zhao Yong-Zhi;Cheng Yi

作者机构：浙江大学化学工程与生物工程学系化工机械研究所杭州310027 清华大学化学工程系北京100084 

出 版 物：《物理学报》 (Acta Physica Sinica)

年 卷 期：2008年第57卷第1期

页      面：322-328页

核心收录：

学科分类：080103[工学-流体力学] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0704[理学-天文学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家博士后科学基金(批准号:2005038061) 国家自然科学基金(批准号:20306012)资助的课题~~ 

主　　题：分层 滚筒 模式形成 离散单元方法 

摘      要：发展了考虑法向接触力、切向接触力和力矩、以及滚动摩擦力矩的三维三方程线性弹性-阻尼离散单元模型及计算程序,对薄滚筒内二元S型颗粒体系进行了数值模拟,发现采用本文的数学模型可以准确地预测出滚筒内二元S型颗粒流的分层现象.分析了影响滚筒内颗粒分层的因素,讨论了滚筒转速、颗粒装载率等参数对分层的影响,当转速较高时,滚筒内形成大颗粒在外、小颗粒在内、具有圆形界面的月亮模式,当转速较低时形成具有波浪形界面的花瓣模式,并且随着滚筒转速的逐渐降低,花瓣的数量逐渐增加,数值模拟结果与实验完全符合.模拟还得到了花瓣模式的形成过程:混合均匀的两种颗粒在旋转的过程中很快分离,随后在交界区域相互渗透,造成波动界面,最终形成稳定的花瓣模式.一旦花瓣模式形成,滚筒内的颗粒流动出现明显的波动现象,颗粒流的上表面以上弦、下弦形式不断交替,同时流速也快、慢交替.最后探讨了滚筒内花瓣模式分层运动形成的必要条件及机理.