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。     

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。     

线性化改进物质点法的颗粒流仿真

作为一种新近发展出的无网格法,物质点法综合了基于网格方法的准确性与计算效率,以及无网格法对多种极端情境的适应性,因此该方法对采取连续介质模型的颗粒流数值计算等大变形问题十分有效。为提高物质点法对于颗粒流的计算效率,本文对物质点法进行了线性化改进并基于改进算法给出了若干算例。以物质点法的背景网格的结构化特点以及Courant-Friedrichs-Lewy(CFL)条件为基础,改进了自然坐标系到整体坐标系的求解过程,并使用改进的物质点法对颗粒流的颗粒堆坍塌、筒仓排出以及曲面上颗粒流对半球体的碰撞等算例进行了计算。在计算精度损失较小的情况下,提高了物质点法求解颗粒流问题的效率,验证了此改进方法的有效性与稳定性。     

联合预氧化强化去除滤后水颗粒物质的中试研究

某中试系统进行了高锰酸盐复合剂与氯胺联合预氧化工艺强化去除滤后水中的颗粒物质效果的研究,并与常规过滤滤后水出水颗粒物质进行比较,结果表明常规过滤滤后水中颗粒物质较多,受原水水质变化影响波动较大,联合预氧化工艺对滤后水中的颗粒总数及不同粒径范围内颗粒物数能够显著去除,波动较小,提高了微生物安全性,进一步改善了滤后水水质.     

基于物理的颗粒物质计算机模拟

由于颗粒物质的特殊性质,对其运动的模拟在图形学中是一个难题。本文通过建立一个刚体动力学物理引擎来实现对颗粒物质的模拟。利用若干球形粒子构成复合粒子,解决摩擦力等问题。本文通过使用粒子在刚体表面进行采样来实现对刚体进行建模,从而实现颗粒物质和刚体的交互。     

颗粒物质局部变形的离散元模拟

在外加载荷作用下的变形分析是目前颗粒物质研究的热点问题之一．利用改进的离散单元法,对随机分布的颗粒物质在平面应变状态下的变形进行了研究,并分析了初始空隙比、围压、摩擦系数等因素对颗粒物质局部变形特征和整体稳定性的影响．数值模拟结果表明：在平面应变状态下,颗粒物质内部会出现两个相互交叉的剪切面,并且局部变形特征会随着竖向应变的增大而发生变化,这些特征和目前存在的实验结果具有较好的一致性．同时,沿着两个剪切滑移面的切向速度廓线表现为两种不同的模式,一种呈类流态模式,另一种呈类固态模式．最后对各种材料参数和因素对颗粒物质局部变形特征的影响进行了详细讨论．     

几种颗粒物质堆积的崩塌角

以经过筛选的颗粒物质为研究对象,采用固定漏斗法进行颗粒物质堆积.在堆积过程中录像,记录颗粒堆积过程.录像视频处理为图片后,再采用"CorelDraw"软件作数据处理,计算得出颗粒物质黄米、小米和油菜籽在堆积过程中的堆积角,得到堆积角随时间的变化关系,测得堆积崩塌角和静止极小角.结合已测得的颗粒物的物理参数,分析颗粒物的表面摩擦系数和颗粒堆积密度对颗粒物质堆积的稳定性的影响.研究发现,颗粒物质的表面摩擦系数和堆积密度越大,堆积的崩塌角越大.     

颗粒物质力学几个关键问题的思考

颗粒物质是由大量离散固体颗粒相互作用而形成的复杂体系,其平衡和运动规律及其应用是颗粒物质力学的主要研究内容．颗粒物质具有广泛的应用背景和丰富的物理内涵,是工程应用和凝聚态物理研究较为活跃的学科,但是进展非常缓慢,目前很多基础问题尚不够清晰．结合作者近10年的研究工作,对颗粒接触力学的难点、接触力简化存在的问题予以分析,并基于颗粒物质内部结构特点提出了以力链为核心的多尺度力学研究框架,最后对颗粒物质典型应用例子之一——泥石流运动基础研究提出新的见解．     

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。     

Some open problems in granular matter mechanics

Granular matter is a large assemblage of solid particles, which is fundamentally different from any other type of matters, such as solid and liquid. Most models presented for granular matter are phenomenological and are only suitable for solving engineering problems. Many fundamental mechanical problems remain open. By analyzing characteristics of internal state structure, we propose that granular matter is intrinsically multiscale, i.e. microscale of particle size, mesoscale of force chain, and macroscale of the bulk of granular matter. The correlations among difference scales would be crucial. The mesoscale force chain network is determined by both particle properties and macroscopic boundary conditions. The evolution of the force the chain network contributes to macroscopic mechanical properties of granular matter. In addition, we discuss the drawbacks in simplifying contact forces in the current models, and the difficulties in analyzing the interaction of interstitial fluid in wet granular matter. As an appropriate application of granular matter, debris flow can be studied with granular matter mechanics; meanwhile, debris flow brings more challenges which certainly motivate future studies on granular matter.     

圆锥探头在准二维颗粒介质中匀速穿行的受力研究

 研究圆锥状探头匀速压入准二维颗粒介质过程中所受阻力随深度的变化,发现阻力曲线在不同深度区域呈现不同的变化规律,存在凹—凸—凹的转变。针对本实验条件下观测到的现象,分析并讨论曲线凹—凸—凹转变中出现两个拐点的物理机制,认为阻力曲线的变化来源于侵入物自身的体积效应和容器底部对颗粒结构的影响。研究表明,一般流体的静水压力描述并不适用于颗粒介质的慢速阻力行为,颗粒介质存在自身的结构规律。     

颗粒物质在竖直振动U形管中迁移的离散元方法模拟

采用离散元方法对颗粒物质在竖直振动U形管中的迁移进行三维数值模拟。将数值模拟结果和实验进行对比,两者吻合良好。在此基础上,考察了摩擦对颗粒动力学行为的影响。结果表明,存在摩擦时,颗粒将发生迁移运动,使得U形管两分支内颗粒柱产生高度差,该过程伴随着颗粒对流现象;当颗粒与管壁间摩擦系数为0时,颗粒柱高度差在0附近波动,两分支内存在相似的颗粒对流;当颗粒与颗粒间摩擦系数为0时,颗粒柱高度差几乎保持为0,颗粒对流消失。研究还发现,存在摩擦时,U形管两分支内颗粒的竖直方向平均速度差异很大;当颗粒与管壁间或颗粒与颗粒间摩擦系数为0时,U形管两分支内颗粒的竖直方向平均速度存在一定的一致性。     

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.     

UBF用于垃圾渗滤液处理的研究

使用UBF厌氧反应器处理高浓度垃圾渗滤液,加入阳离子PAM和颗粒活性炭可加快颗粒污泥的生成,能大大缩短启动周期和提高有机物去除率,耐冲击性负荷强．     

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。     

点缺陷对二维颗粒系统力链几何分布的影响

用离散元方法研究了带有不同数目点缺陷的二维颗粒系统在各向同性挤压和纯剪切时粒子间力链的几何分布特征,并与相同加载条件下无缺陷的颗粒系统力链几何分布特征做了比较,发现了点缺陷对颗粒系统力链的几何分布影响规律.     

颗粒物质中熵力和组态熵的共振吸收力学谱研究

利用研制的切变波共振吸收力学谱仪测量了颗粒物质(种子、不锈钢珠)的共振吸收力学谱，发现系统的共振频率具有明显的切位移振幅效应，同时颗粒物质存在特征共振吸收峰。从这些结果，可以算出颗粒物质的熵力及熵能级差。     

颗粒流动特性的研究与分析

大量离散物质的流动行为可以借用颗粒物质的流动行为来描述,这给研究多粒子复杂体系提供了一个实验研究手段.本文介绍两个典型的颗粒流实验,分析各种因素对该体系的影响,并给出自己的看法.