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玻璃-橡胶混合颗粒体系的弹性行为研究

物理学报 2018年第10期67卷 117-127页

作者：赵子渊李昱君王富帅张祺厚美瑛李文辉马钢太原理工大学力学学院材料强度与结构冲击山西省重点实验室太原030024 中国科学院物理研究所软物质物理重点实验室北京凝聚态物理国家实验室北京100190 太原理工大学机械工程学院太原030024

废旧橡胶制品颗粒与砂土颗粒混合物作为建筑填充材料具有环保、轻质、减震效果好等特点.软硬组分的混合比例可以调制体系力学性能从而实现兼顾材料柔韧性与强度的需求,但细观层面上材料性能改变的原因尚不明确.本文主要研究玻璃-橡胶混... 详细信息

废旧橡胶制品颗粒与砂土颗粒混合物作为建筑填充材料具有环保、轻质、减震效果好等特点.软硬组分的混合比例可以调制体系力学性能从而实现兼顾材料柔韧性与强度的需求,但细观层面上材料性能改变的原因尚不明确.本文主要研究玻璃-橡胶混合颗粒体系的弹性行为及其微观机制.利用飞行时间法测量混合材料等效动弹性模量,发现随着橡胶颗粒增加,体系逐渐从类玻璃刚性行为转变为类橡胶柔性行为.离散元模拟结果与实验结果类似.此外,模拟显示低橡胶颗粒占比样品内主要由玻璃颗粒构成主力链结构,而橡胶颗粒基本不参与强力链的构成.当橡胶颗粒占比较大时,玻璃颗粒和橡胶颗粒共同构成主力链网络结构,但颗粒间法向接触力分布相对更为均匀,可视为玻璃颗粒悬浮于橡胶颗粒中.基于上述结果,提出了改进的等效介质理论,用于描述混合颗粒体系的弹性行为.研究认为:橡胶颗粒占比较小时内部颗粒的变形相对均匀,材料近似满足等应变假设,视为并联弹簧模型;橡胶颗粒占比较大时混合材料近似满足等应力假设,视为串联弹簧模型.两种模型得到的结果与模拟结果一致.上述结果有利于从微观角度揭示混合颗粒材料弹性行为的变化机制.

关键词：混合颗粒离散元声速测量动弹性模量

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约束条件下粗细混合颗粒动力机理分析

岩土工程学报 2016年第3期38卷 529-536页

作者：毕钰璋何思明李新坡吴永王东坡付跃升中国科学院山地灾害与地表过程重点实验室四川成都610041 中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所四川成都610041 福州大学紫金矿业学院福建福州350116 中国科学院青藏高原卓越中心北京100101 成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室四川成都610059

混合颗粒的堆积问题一直是自然界以及工业界一个悬而未决的问题。研究的对象是相同密度不同尺寸的两相混合颗粒。通过三维离散元软件PFC3D建立高仿真数值模型并进行离散元数值试验,通过数值模拟和试验对比确定本次研究所用的参数。然后... 详细信息

混合颗粒的堆积问题一直是自然界以及工业界一个悬而未决的问题。研究的对象是相同密度不同尺寸的两相混合颗粒。通过三维离散元软件PFC3D建立高仿真数值模型并进行离散元数值试验,通过数值模拟和试验对比确定本次研究所用的参数。然后对不同条件斜槽下的颗粒堆积形态进行观察并总结其堆积规律;紧接着进一步测定相同体积条件下均匀颗粒和混合颗粒分别对结构体的动力荷载变化;最终通过研究不同斜槽约束条件下混合粒径条件下的颗粒流的运动情况并得到相应规律性的结果。通过研究发现,混合颗粒粒径条件下的颗粒流运动情况和均匀颗粒粒径条件下的颗粒流运动情况差异较大,颗粒分选对其动能的影响,有约束条件下的斜槽会增加颗粒流的滑程并提高其龙头的速度。该结论对于揭示碎屑流远程特性有一定的参考价值。

关键词：约束条件混合颗粒结构体动能

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混合颗粒系重叠图像分割与分类方法研究

计量学报 2022年第6期43卷 746-753页

作者：陈宗元张磊磊赵宁宁苏明旭上海理工大学能源与动力工程学院上海200093

针对传统图像处理算法对重叠颗粒的分割困难,引入Mask R-CNN深度学习算法并做针对性改进,通过调整残差网络ResNet-101加速训练,提出双FPN结构实现全局特征融合,使用Soft-NMS避免重叠颗粒漏检。设计了颗粒重叠图像实验系统,采集单一球形... 详细信息

针对传统图像处理算法对重叠颗粒的分割困难,引入Mask R-CNN深度学习算法并做针对性改进,通过调整残差网络ResNet-101加速训练,提出双FPN结构实现全局特征融合,使用Soft-NMS避免重叠颗粒漏检。设计了颗粒重叠图像实验系统,采集单一球形、球形与不规则混合多分散颗粒重叠图像用于分割研究。实验结果表明:该方法对混合颗粒分类准确率为91%,召回率为92%,均优于传统算法;其应用于含气泡的一水柠檬酸结晶过程中结晶的在线测量,所得结晶颗粒中位径误差为3.8%,数目误差为-1.3%。所提方法为混合颗粒的重叠图像分析提供了思路,后续有望解决图像法结晶过程后期在线监测乏力与气泡干扰的问题。

关键词：计量学混合颗粒重叠图像颗粒分割粒径分布一水柠檬酸结晶深度学习

基于CFD-DEM的旋流泵混合颗粒固液两相流研究

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农业机械学报 2023年第8期54卷 163-170,248页

作者：高雄发郜聪张德胜施卫东施亚王家斌江苏大学流体机械工程技术研究中心镇江212013 江苏大学流体机械温岭研究院温岭317500 南通大学机械工程学院南通226000 山东双轮股份有限公司威海264200

为了探究折叶片旋流泵固液两相输送机理,基于CFD-DEM(Computational fluid dynamics-discrete element method)耦合算法,选用油菜籽和黄豆颗粒等比例混合,在不同流量工况和体积分数下对旋流泵进行固液两相流数值模拟和试验研究。同时也... 详细信息

为了探究折叶片旋流泵固液两相输送机理,基于CFD-DEM(Computational fluid dynamics-discrete element method)耦合算法,选用油菜籽和黄豆颗粒等比例混合,在不同流量工况和体积分数下对旋流泵进行固液两相流数值模拟和试验研究。同时也研究了折叶片旋流泵内部流动规律及颗粒分布特征。小流量工况下,进口管内螺旋回流长度较长,对进口来流扰动较大。随着流量增大,进口管回流长度逐渐缩短。叶轮前端面旋涡随流量增大,数量先增加后减少,且逐渐向折点方向聚拢。泵内颗粒受循环流和贯通流的共同作用,进口管中心部颗粒主要受贯通流影响,直接穿过无叶腔,冲击叶轮进口;靠近管壁的颗粒受循环流影响较大。无叶腔内颗粒分布呈现出:中心部最高,中间部随外径增大浓度逐渐降低,外缘部浓度稍有上升。叶轮前半部颗粒数量明显少于叶轮后半部,颗粒沿叶片第1段折边运动,在折点处开始发生分离,不再跟随第2段折边。不同工况下,泵进口有不同程度的螺旋回流现象,导致进口过流面积减小。循环流的存在,使得无叶腔和进口管的颗粒充分旋起,泵送能力增强,不易发生堵塞。

关键词：离心泵 CFD-DEM耦合算法折叶片混合颗粒进口螺旋回流高速摄影试验

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跨微米尺度混合颗粒粒径的同步测量方法

光学学报 2020年第7期40卷 102-108页

作者：赵蓉潘科玮杨斌平力蔡小舒上海理工大学上海市动力工程多相流动与传热重点实验室上海200093 上海航天动力技术研究所发动机技术发展研究室上海201109

基于多波长消光法和图像法颗粒测量原理,提出了跨微米尺度混合颗粒粒径同步测量方法,建立了亚微米-十微米尺度颗粒粒径消光光谱反演算法及十微米以上尺度颗粒粒径图像处理算法;采用分光棱镜,搭建了消光光谱与背光图像同步测量装置,利用5... 详细信息

基于多波长消光法和图像法颗粒测量原理,提出了跨微米尺度混合颗粒粒径同步测量方法,建立了亚微米-十微米尺度颗粒粒径消光光谱反演算法及十微米以上尺度颗粒粒径图像处理算法;采用分光棱镜,搭建了消光光谱与背光图像同步测量装置,利用500 nm^76.9μm粒径范围内的10种标准颗粒配成跨微米尺度混合颗粒样品并开展实验研究。结果表明:利用所提方法开展跨微米尺度混合颗粒粒径同步测量时,亚微米-十微米尺度颗粒消光光谱与十微米以上尺度颗粒背光图像的相互影响可忽略,可同步测量得到跨微米尺度混合颗粒粒径;利用消光法和图像法分别开展亚微米-十微米、十微米以上尺度颗粒粒径测量,与标准颗粒粒径相比,相对误差均小于8%,且测量重复性较好,这为跨微米尺度混合颗粒提供了一种有效的粒径测量手段。

关键词：测量多波长消光法图像法跨微米尺度混合颗粒粒径测量

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稻草及木屑与煤二元混合颗粒的流化特性

华东理工大学学报（自然科学版） 2016年第1期42卷 1-8页

作者：徐阳郭志国陈雪莉刘海峰华东理工大学煤气化及能源化工教育部重点实验室上海市煤气化工程技术研究中心上海200237

为获得生物质与煤混合颗粒的最小流化速度(Umf)与混合颗粒流化时的分离特性,借助高速摄像仪、压力在线采集系统等对稻草及木屑两种生物质与煤二元混合颗粒的流化特性进行了研究。当生物质掺混比(质量分数)低于5%时,二元混合颗粒的流化... 详细信息

为获得生物质与煤混合颗粒的最小流化速度(Umf)与混合颗粒流化时的分离特性,借助高速摄像仪、压力在线采集系统等对稻草及木屑两种生物质与煤二元混合颗粒的流化特性进行了研究。当生物质掺混比(质量分数)低于5%时,二元混合颗粒的流化性能与煤粉单独流化接近,甚至在一定程度上提高了流化质量;但随着生物质颗粒与煤颗粒的粒径差异增大以及生物质掺混比增大到10%左右,二元混合颗粒流化质量变差,逐渐出现分离和穿孔等现象。随着混合颗粒中生物质掺混比的增大,最小流化速度随之增加。基于实验研究结果,提出了用于预测生物质与煤二元混合颗粒最小流化速度的改进模型。另外研究还表明随着生物质掺混比的增大,混合颗粒离析程度加剧,床层出现不稳定流化现象。

关键词：稻草木屑煤混合颗粒流化最小流化速度

双循环流化床内稻壳-石英砂混合颗粒循环流率的实验研究与预测

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热能动力工程 2018年第11期33卷 118-123页

作者：杨新麻哲瑞赵争辉陈鸿伟华北电力大学能源动力与机械工程学院

混合颗粒循环流率是气化反应的双循环流化床系统稳定运行的关键。在自行搭建的双循环流化床冷态系统上,对气化室风速、提升管风速、初始物料质量和石英砂粒径等控制参数对不同稻壳质量比的稻壳-石英砂混合颗粒的循环流率的影响进行实验... 详细信息

混合颗粒循环流率是气化反应的双循环流化床系统稳定运行的关键。在自行搭建的双循环流化床冷态系统上,对气化室风速、提升管风速、初始物料质量和石英砂粒径等控制参数对不同稻壳质量比的稻壳-石英砂混合颗粒的循环流率的影响进行实验研究。研究表明：混合颗粒循环流率随着气化室和提升管风速的增加而增加;随着初始物料质量的增加,气化室侧返料管压力增加,混合颗粒循环流率增大;随着粒径增加,石英砂颗粒流化困难,循环流率减小;由于稻壳密度小,形状不规则,在一定程度上阻碍物料的流化,因此随着稻壳质量比的增加循环流率下降;基于以上各参数提出经验关联式,预测误差在-18. 04%-19.8%间,能够很好地对双循环流化床系统中稻壳-石英砂双组份物料颗粒的循环流率进行预测。

关键词：双循环流化床混合颗粒循环流率控制参数经验关联式

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两种按比例混合颗粒系的多次散射模拟

物理学报 2012年第15期61卷 230-235页

作者：王海华孙贤明山东理工大学电气与电子工程学院淄博255049

一种颗粒与其他种类的颗粒混合后,会使其散射特性发生变化,本文研究了水云中混有黑炭气溶胶后的散射特性变化.根据Mie理论计算了水云和黑炭气溶胶散射相函数、单次散射反照率和不对称因子.给出了混合颗粒系的蒙特卡罗模拟方法,给出了颗... 详细信息

一种颗粒与其他种类的颗粒混合后,会使其散射特性发生变化,本文研究了水云中混有黑炭气溶胶后的散射特性变化.根据Mie理论计算了水云和黑炭气溶胶散射相函数、单次散射反照率和不对称因子.给出了混合颗粒系的蒙特卡罗模拟方法,给出了颗粒碰撞类型抽样、自由程抽样和根据Mie相函数进行散射方向抽样的方法.计算了光垂直入射时,水云和黑炭气溶胶混合颗粒系的反射光强随观测角的变化,并计算了平面反照率随入射角的变化,讨论了黑炭气溶胶的有效半径、混合比例对整个混合颗粒系散射特性的影响.计算结果表明,水云中混合黑炭会加强其吸收,且黑炭的比例和尺寸不同其散射特性差异较大.

关键词：散射混合颗粒蒙特卡罗方法云

振动混合颗粒形成的反巴西果分层及其相图的实验观测

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科学通报 2003年第4期48卷 328-330页

作者：史庆藩阎学群厚美瑛牛小娟陆坤权中国科学院物理研究所

在混合均匀的铜颗粒和玻璃颗粒受到不同加速度Г和频率f的正弦振动怍用下,获得了巴西果(BN)、反巴西果(RBN)、三明治(Sandwich)的不同分层相构型及其相图,首次观测到小颗粒在上大颗粒在下的稳定的反巴西果分层(reverse Brazil Nut segre... 详细信息

在混合均匀的铜颗粒和玻璃颗粒受到不同加速度Г和频率f的正弦振动怍用下,获得了巴西果(BN)、反巴西果(RBN)、三明治(Sandwich)的不同分层相构型及其相图,首次观测到小颗粒在上大颗粒在下的稳定的反巴西果分层(reverse Brazil Nut segregation)现象,还观测到区分不同分层区域的Г值具有滞后效应,表明分层过程与系统的初始条件有关.

关键词：混合颗粒反巴西果分层相图三明治结构振动分离正弦振动分层构形