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软球模型在颗粒流全尺度模拟中的验证和分析 被引量：6
1
作者 谭骏华 罗坤 樊建人 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期344-350,共7页
针对颗粒流全尺度模拟时的干碰撞问题,在内嵌边界多重直接力全尺度算法中加入软球碰撞模型.通过空气中小球碰撞壁面和小球在粗糙表面上滚动2个典型算例,验证了软球模型在全尺度模拟中对干碰撞作用求解的适用性和准确性.对软球模型各主... 针对颗粒流全尺度模拟时的干碰撞问题,在内嵌边界多重直接力全尺度算法中加入软球碰撞模型.通过空气中小球碰撞壁面和小球在粗糙表面上滚动2个典型算例,验证了软球模型在全尺度模拟中对干碰撞作用求解的适用性和准确性.对软球模型各主要参数的敏感度分析表明:时间步长越小,碰撞计算越精确;弹簧刚度系数越小,软球模型的接触特征时间越长,全尺度计算受到的资源限制越小;网格尺度、速度恢复系数对软球模型在全尺度模拟中的求解精度影响不大.实验室尺度气固鼓泡床的全尺度模拟结果表明,该方法可用于计算复杂的稠密流动体系. 展开更多
关键词 颗粒流 全尺度模拟 软球模型 参数敏感度分析
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脂质体结构稳定性的原子力显微镜观测与软球数学模型分析 被引量：2
2
作者 赵琰 孙润广 张小飞 《陕西师范大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2012年第5期27-30,共4页
利用原子力显微镜和激光粒度分析仪,研究手摇法和超声薄膜法制得脂质体的粒度特性、粘连性与刚性特性.结果表明:手摇法制得脂质体粒径较大、易粘连且刚性较弱.超声薄膜法制得脂质体粒径较小、分散性较好且刚性较强.根据脂质体本身的特... 利用原子力显微镜和激光粒度分析仪,研究手摇法和超声薄膜法制得脂质体的粒度特性、粘连性与刚性特性.结果表明:手摇法制得脂质体粒径较大、易粘连且刚性较弱.超声薄膜法制得脂质体粒径较小、分散性较好且刚性较强.根据脂质体本身的特性建立了软球数学模型,进行粘连性、刚性的理论分析,并将实验测得的数据带入模型计算,理论计算与实验观测结果一致,表明软球数学模型可为脂质体的结构稳定性提供定量的评价标准. 展开更多
关键词 原子力显微镜 脂质体 刚性 软球数学模型
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颗粒流动力学及其离散模型评述 被引量：91
3
作者 孙其诚 王光谦 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2008年第1期87-100,共14页
颗粒流是由众多颗粒组成的具有内在相互作用的非经典介质流动.自然界常见颗粒流都是密集流,颗粒间接触形成力链,诸多力链相互交接构成支撑整个颗粒流重量和外载荷的网络,其局部构型及强度在外载荷下演化,是颗粒流摩擦特性和接触应力的来... 颗粒流是由众多颗粒组成的具有内在相互作用的非经典介质流动.自然界常见颗粒流都是密集流,颗粒间接触形成力链,诸多力链相互交接构成支撑整个颗粒流重量和外载荷的网络,其局部构型及强度在外载荷下演化,是颗粒流摩擦特性和接触应力的来源.本文介绍球形颗粒间无粘连作用时的Hertz法向接触理论和Mindlin-Deresiewicz切向接触理论.Campbell依据是否生成较为稳定的力链把颗粒流分为弹性流和惯性流两大类,其中弹性-准静态流和惯性-碰撞流分别对应准静态流和快速流,作为两种极端流动情况通常处理成连续体,分别采用摩擦塑性模型和动理论予以描述,但是表征接触力链的颗粒弹性参数并不出现这两个模型和理论框架中,如何进一步考虑颗粒弹性参数将非常困难.目前离散动力学方法逐渐成为复现其复杂颗粒流动现象、提取实验不可能获得的内部流动信息进而综合起来探索颗粒流问题的一种有效工具,其真实性强于连续介质理论的描述.软球模型对颗粒间接触力简化处理,忽略了切向接触力对法向接触力及其加载历史的依赖,带来了法向和切向刚度系数如何标度等更艰难的物理问题,但由于计算强度小而广泛应用于工程问题中.硬球模型不考虑颗粒接触变形,因而不能描述颗粒流内在接触应变等物理机理,仅适用于快速颗粒流,这不仅仅是由于两体碰撞的限制.因此基于颗粒接触力学的离散颗粒动力学模型是崭新的模型,适用于准静态流到快速流整个颗粒流态的模拟,可以细致考虑接触形变及接触力的细节,建立更为合理的颗粒流本构关系,进而有力的促进颗粒流这一非经典介质流动的研究. 展开更多
关键词 颗粒流 接触力学 力链 离散元 软球模型 硬球模型
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确定性颗粒轨道模型在流化床模拟中的研究进展 被引量：11
4
作者 欧阳洁 李静海 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第10期1581-1592,共12页
随着计算机硬件的发展 ,基于颗粒尺度模拟稠密气固两相流的颗粒轨道模型发展很快 .本文回顾了目前流化床模拟中确定性颗粒轨道模型的研究状况 ,概述了处理颗粒碰撞的硬球模型、软球模型以及DSMC方法在国内外流化床模拟中的研究成果 ,评... 随着计算机硬件的发展 ,基于颗粒尺度模拟稠密气固两相流的颗粒轨道模型发展很快 .本文回顾了目前流化床模拟中确定性颗粒轨道模型的研究状况 ,概述了处理颗粒碰撞的硬球模型、软球模型以及DSMC方法在国内外流化床模拟中的研究成果 ,评述了颗粒间相互作用处理方法的优缺点以及适用的系统等 ,指出了确定性颗粒轨道模型发展亟待解决的问题 ,展望了确定性颗粒轨道模型未来的发展趋势 . 展开更多
关键词 两相流 模拟 流化床 多尺度 颗粒轨道模型 硬球模型 软球模型 DSMC 方法
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涡流空气分级流场中团聚体破碎规律研究
5
作者 刘克润 于源 《化工学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第10期3477-3487,共11页
为探究颗粒团聚体在分级机流场内的破碎规律,基于软球模型研究了涡流空气分级流场中团聚体破碎行为及组成团聚体的单颗粒粒径、单颗粒数和团聚体形状对团聚体破碎的影响。结果表明:团聚体进入分级流场后在流体曳力的作用下先发生变形随... 为探究颗粒团聚体在分级机流场内的破碎规律,基于软球模型研究了涡流空气分级流场中团聚体破碎行为及组成团聚体的单颗粒粒径、单颗粒数和团聚体形状对团聚体破碎的影响。结果表明:团聚体进入分级流场后在流体曳力的作用下先发生变形随后破碎;颗粒越小,其组成的团聚体团聚性越强;球形团聚体团聚性最强,圆柱体团聚体次之,立方体团聚体团聚性最弱;组成团聚体的单颗粒数越多,其在分级流场中完全解团所需时间越长,当团聚体大到一定程度时可能无法完全解团则被收集为粗粉,导致“鱼钩效应”。因此,通过优化流场延缓团聚体沉降或对粉体原料预分散处理有利于团聚体解团。 展开更多
关键词 涡流空气分级机 软球模型 破碎 计算流体力学 粉体 数值模拟
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垂直简谐激励下颗粒阻尼耗能特性的仿真研究 被引量：22
6
作者 段勇 陈前 周宏伟 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2009年第2期28-31,35,共5页
在垂直简谐激励下,通过控制激励水平和激振频率,利用软球模型(通常称为离散单元体法,DEM)对颗粒阻尼器的耗能特性进行了三维数值仿真研究,而在控制激励水平时,不仅仅关注了振动加速度幅值,同时研究了振动速度幅值和位移幅值对颗粒阻尼... 在垂直简谐激励下,通过控制激励水平和激振频率,利用软球模型(通常称为离散单元体法,DEM)对颗粒阻尼器的耗能特性进行了三维数值仿真研究,而在控制激励水平时,不仅仅关注了振动加速度幅值,同时研究了振动速度幅值和位移幅值对颗粒阻尼器耗能特性的影响。仿真结果表明:在控制激励频率时,颗粒阻尼器的损耗功率随激励加速度幅值、速度幅值以及位移幅值的增加而增加;而在控制激励水平时,则发现了三种不同的规律:加速度幅值固定时,损耗功率随激励频率的增加而减小;速度幅值固定时,激励频率的变化对损耗功率的影响很小;而当位移幅值固定时,损耗功率随激励频率的增加而增加;在对颗粒阻尼两种不同的耗能机理的研究中发现摩擦耗能占总耗能的比例随激励幅值的增加而降低,冲击耗能占总耗能的比例随激励幅值的增加而增加。并通过与试验结果的对比,验证了仿真结果的正确性。 展开更多
关键词 颗粒阻尼 软球模型(DEM) 激励水平 激振频率 损耗功率
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玉米秸秆粉料单模孔致密成型过程离散元模拟 被引量：31
7
作者 李永奎 孙月铢 白雪卫 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第20期212-217,共6页
为模拟粉碎后的玉米秸秆在单向受压状态下的力学行为,参照实际单模孔致密成型实验,建立了基于软球模型的秸秆粉料颗粒体系三维离散元模型,其约束边界条件与成型实验几何边界形态及尺寸一致。进行模拟分析时,颗粒接触模型的力学特性参数... 为模拟粉碎后的玉米秸秆在单向受压状态下的力学行为,参照实际单模孔致密成型实验,建立了基于软球模型的秸秆粉料颗粒体系三维离散元模型,其约束边界条件与成型实验几何边界形态及尺寸一致。进行模拟分析时,颗粒接触模型的力学特性参数,如颗粒间法向刚度系数kn,切向刚度系数ks及摩擦系数μ,利用离散元模拟程序调试得出参数取值范围。将模拟得到的结果与实验测试数据进行比对与假设检验验证,结果显示数据一致性较好。得出离散元模拟时颗粒间力学特性参数最佳取值范围,分别为法向刚度系数（1.2~1.8）×104 N/m,切向刚度系数（0.8~1.3）×104 N/m,摩擦系数0.10~0.12。通过分析不同压缩位移、不同孔径以及不同锥角下的压缩与应力松弛曲线,建议成型模具孔径Φd=8 mm,锥角θ=45°,且应尽量增大压缩位移以防止秸秆成型块发生松散。离散单元法为研究玉米秸秆粉料致密过程力学行为提供了一种有效的分析手段。 展开更多
关键词 作物 离散单元法 模型 玉米秸秆粉料 压缩成型 软球模型 成型模具
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涡流空气分级流场中颗粒运动及分布规律研究 被引量：4
8
作者 于源 刘克润 +2 位作者 李兴帅 刘家祥 焦志伟 《化工学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第10期4074-4086,共13页
为探究粗细颗粒在分级机内分离过程,基于颗粒-涡相互作用模型和离散元软球模型研究了涡流空气分级流场中湍流脉动对颗粒运动及切割粒径d_(50)的影响,探索了分级过程中颗粒的分布规律。湍流脉动主要影响小颗粒的运动轨迹,对大颗粒运动轨... 为探究粗细颗粒在分级机内分离过程,基于颗粒-涡相互作用模型和离散元软球模型研究了涡流空气分级流场中湍流脉动对颗粒运动及切割粒径d_(50)的影响,探索了分级过程中颗粒的分布规律。湍流脉动主要影响小颗粒的运动轨迹,对大颗粒运动轨迹影响不大,对切割粒径d_(50)无明显影响;在风速12 m·s^(-1),转笼转速1200 r·min^(-1)工况下,从径向分布来看,小于20μm的细颗粒主要分布在转笼区,接近切割粒径d_(50)的颗粒在环形区内做旋流运动,大于25μm的粗颗粒会在靠近导叶的区域聚集,由于颗粒间的相互作用导致一些较细的颗粒会掺混在这些粗颗粒中,从而产生“鱼钩效应”;从轴向分布来看,小于20μm的细颗粒主要分布在分级机内靠近顶部区域,粗颗粒会逐渐向下沉降,粒径越大沉降越快。 展开更多
关键词 涡流空气分级机 湍流 颗粒分布 软球模型 计算流体力学 数值模拟
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煤矸颗粒在鼠笼式选择性分离装备中的动力学行为模拟 被引量：3
9
作者 徐龙江 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期678-682,共5页
为研究鼠笼式选择性分离装备在不同滚筒结构情况下对煤矸破碎程度的影响,在软球模型的基础上利用颗粒流二维程序PFC2D建立了分离装备的离散元模型,并对颗粒在不同滚筒结构情况下的动力学行为进行模拟分析。结果表明:滚筒上均匀布置破碎... 为研究鼠笼式选择性分离装备在不同滚筒结构情况下对煤矸破碎程度的影响,在软球模型的基础上利用颗粒流二维程序PFC2D建立了分离装备的离散元模型,并对颗粒在不同滚筒结构情况下的动力学行为进行模拟分析。结果表明:滚筒上均匀布置破碎杆数量为6时煤矸破碎程度适中,破碎杆数量为9时难以完成煤矸的破碎,而破碎杆数量为3时煤矸过度破碎。通过实验和模拟结果对比表明:实验结果与模拟分析结果相一致。 展开更多
关键词 煤矸颗粒 动力学行为 软球模型 离散元法
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Y型微通道内CO/O_2混合过程的DSMC模拟 被引量：1
10
作者 张海龙 解茂昭 《燃烧科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期460-465,共6页
研究微通道中的气体混合对于微尺度下非预混燃烧的探索具有重要意义.利用直接模拟蒙特卡罗法,采用变径软球模型,数值模拟了高度为1,μm的Y型微通道内CO和O2两种气体的混合过程.结果表明,气体混合过程主要发生在Y型微通道接合区;混合长... 研究微通道中的气体混合对于微尺度下非预混燃烧的探索具有重要意义.利用直接模拟蒙特卡罗法,采用变径软球模型,数值模拟了高度为1,μm的Y型微通道内CO和O2两种气体的混合过程.结果表明,气体混合过程主要发生在Y型微通道接合区;混合长度会随壁面温度的升高而减小,随入流速度的增大而增长;当支通道夹角较大时,夹角的变化对混合过程影响较小,而当支通道夹角较小时,混合效率将随夹角的减小而明显增强. 展开更多
关键词 微尺度燃烧 直接模拟蒙特卡罗法 变径软球模型 Y型微通道 气体混合
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