金属微粒与电极碰撞恢复系数的理论和实验研究

金属微粒是降低气体绝缘金属封闭输电线路(GIL,gas insulated transmission lines)绝缘强度的关键因素之一,研究金属微粒与电极的碰撞恢复系数可为微粒陷阱等金属微粒抑制措施提供理论基础。基于弹塑性变形理论,给出了法向恢复系数和切向恢复系数计算公式,并通过碰撞恢复系数测量平台研究了微粒材质特性、微粒直径以及碰撞速度对碰撞恢复系数的影响规律,实验测量结果验证了理论计算公式的可靠性。理论计算和实验测量表明:按金属材质铝、铜、钢的顺序,法向碰撞恢复系数逐渐减小,切向碰撞恢复系数逐渐增大;法向碰撞恢复系数和切向碰撞恢复系数均与微粒直径呈负相关;同一斜碰撞角度下,法向碰撞恢复系数随碰撞速度的增加而减小,切向碰撞恢复系数随碰撞速度的增加先减小后增加,并且不同斜碰撞角度下的法向碰撞恢复系数或切向碰撞恢复系数变化规律类似。文中关于碰撞恢复系数的计算方法可为微粒陷阱等工程设计提供理论支撑。     

加窗频谱分析的恢复系数及其求法

在分析加窗对傅立叶变换和频谱分析产生的幅值误差的基础上 ,根据加窗后恢复系数遵循的幅值相等或是能量相等的原则 ,系统地提出了三种求加窗后频谱分析幅值恢复系数的方法 ,用以解决加窗产生的幅值误差 .第一种方法是直接进行的理论上推导并求解出恢复系数 ;第二种方法采用数值积分求解出恢复系数 ;第三种方法采用仿真计算求解出恢复系数 .在窗函数的频谱没有理论解析表达式的情况下 ,采用第二或三种方法 ,对频谱校正根据不同的校正方法采用不同的恢复系数     

岩石球砾与平板碰撞法向恢复系数

落石法向恢复系数是运动轨迹分析的关键参数。为研究碰撞速率和材料参数对落石法向恢复系数的影响,基于球板碰撞模型,在考虑材料弹塑性基础上建立岩石球砾法向恢复系数理论模型,并利用ABAQUS模拟球板碰撞过程,监测岩石球砾碰撞前后速率的变化。研究结果表明:数值模拟结果与理论计算结果吻合较好,最大差值在5%以内。随着碰撞速率的增大,岩石球砾法向恢复系数逐渐降低,且下降速率逐渐减小;球砾法向恢复系数随着弹性模量的增加而减小,随着弹性极限的增加而增大,且均呈线性关系;泊松比对球砾法向恢复系数影响较小。     

考虑波动效应的碰撞恢复系数研究

借助于杆的纵向碰撞及横向碰撞的波动解析解，得到了考虑波动效应的碰撞恢复系数的表达式，分析了波动现象对恢复系数的影响程度；考察了影响碰撞恢复系数的因素，探讨了碰撞恢复系数的新定义。     

关于恢复系数定义的适用范围

在恢复系数定义的基础上,分析了两个具体的例子,从中发现:恢复系数的定义不适用于所有的碰撞。     

试论牛顿碰撞定律

作者通过实验指出,在非弹性碰撞中,两物体间的恢复系数e不是定值。即恢复系数的大小不仅与参与碰撞的两物体的质料有关,还与碰撞前两物体的接近速度的大小有关。文中给出了铜球与钢板碰撞时恢复系数随碰前接近速度变化的实验曲线,并通过刚性小球与M_1-K-M_2系统碰撞的物理模型对一维非弹性碰撞问题作了理论上的初步探讨,同时对日本《物理实验辞典》一书中测定恢复系数的实验数据处理方法提出了不同意见。文章最后还就修订国内编写的大学普物教材和理力教材中关于牛顿碰撞定律的提法提出了建议。     

绝对恢复系数的实验研究和验证

关于相互碰撞时物体恢复系数的相关理论存在不同的看法,而且缺少实验的验证。利用PASCO系统中视频分析功能,实时测量一维碰撞时两钢球的位置变化情况,计算出钢球碰撞前后瞬间的速度。以此为基础,计算不同材质小球的绝对恢复系数和共同恢复系数,并分析两种系数之间的关系。通过实验验证了物体恢复系数的相关理论。     

风速及碰撞恢复系数对风沙流输沙率沿流向变化规律的影响

利用数值方法模拟研究了双流体模型中风速和碰撞恢复系数对风沙运动的影响。结果表明：在相同风速下,沙粒粒径越大其输沙率饱和值越大,饱和距离越长;在相同粒径下,风速越大其输沙率饱和值越大,饱和距离越大。当碰撞恢复系数不同时,输沙率沿流向的变化趋势相同,碰撞恢复系数越大,输沙率饱和距离越短;碰撞恢复系数相同时,粒径越大,风沙流输沙率饱和距离越长。     

旋转圆板冲击现象的实验研究

在研究法向冲击速度对圆板碰撞恢复系数影响的基础上,应用高速摄像系统对伴有旋转速度圆板的冲击行为进行了实验研究,分析了不同法向冲击速度下旋转角速度对碰撞恢复系数的影响.通过确定变形量系数与旋转角速度的相关性,应用数值解析方法得出了不同法向冲击速度及旋转角速度下的碰撞恢复系数,得到了旋转角速度与碰撞恢复系数的相互关系.结果表明,数值计算结果与实验结果具有良好的一致性.     

积水情况下颗粒材料碰撞恢复系数

在研究滚石的运动规律过程中,滚石的碰撞恢复系数是重要的控制参数。该文研究了积水情况下滚石的碰撞恢复系数。采用球状的玻璃珠代替岩块,利用高速摄像系统对玻璃珠运动全过程进行摄像,获得了滚石碰撞前后的速度,进而得到碰撞恢复系数,探讨了不同降落高度和积水深度对碰撞恢复系数的影响规律。通过分析积水情况下玻璃珠与刚性底座碰撞和回弹过程中的受力,建立了积水情况下的滚石碰撞模型。结果表明:积水出现后,恢复系数随着积水深度的增大而减小,随着降落高度的升高而增大,积水的存在极大程度上降低了恢复系数。玻璃珠在与积水接触过程中,一部分能量将转化为积水的动能与液相桥的重力势能。     

Estimation of froth flotation recovery and collision probability based on operational parameters using an artificial neural network

An artificial neural network and regression procedures were used to predict the recovery and collision probability of quartz flotation concentrate in different operational conditions. Flotation parameters, such as dimensionless numbers (Froude, Reynolds, and Weber), particle size, air flow rate, bubble diameter, and bubble rise velocity, were used as inputs to both methods. The linear regression method shows that the relationships between flotation parameters and the recovery and collision probability of flotation can achieve correlation coefficients (R2) of 0.54 and 0.87, respectively. A feed-forward artificial neural network with 3-3-3-2 arrangement is able to simultaneously estimate the recovery and collision probability as the outputs. In testing stages, the quite satisfactory correlation coefficient of 0.98 was achieved for both outputs. It shows that the proposed neural network models can be used to determine the most advantageous operational conditions for the expected recovery and collision probability in the froth flotation process.     

特高压输电导线直流电场下过冷雨滴碰撞系数

在早春或初冬,过冷雨滴撞击导线表面结冰、进而易于诱发导线舞动。对碰撞系数或导线覆冰的研究主要集中在风速、雨滴大小和导线直径等关键参数上,鲜见涉及电场作用的讨论。为了阐明直流电场对输电线路碰撞系数的影响,提出了雨滴质量流量的计算公式,并用Euler-Lagrange方法对雨滴撞击导线表面的过程进行了数值计算。利用Fluent软件分析了电场强度、雨滴电荷密度、导线截面形状、风速等对碰撞系数的影响。结果表明,碰撞系数随电场强度的增加而减小。当电场强度从0kV/cm增加到66.7kV/cm时,碰撞系数降低约33%。由于带电导线与雨滴之间会产生排斥作用,部分雨滴远离导线,导致碰撞系数降低。真实绞线在无电场作用下的碰撞系数略小于简化圆形截面的碰撞系数。在直流电场作用下,当风速达到8m/s时,导线的碰撞系数随风速的增大而减小。超过该阈值后,碰撞系数基本保持不变。     

无滑斜碰撞的切向损耗

该文对无滑斜碰撞的研究引入了切向系数，切向系数是对碰撞过程切向损耗的一种描写，还用切向系数更正了一道题解。     

小球与均质定轴杆的非完全弹性碰撞

讨论了小球与定轴转动细杆碰撞过程中所遵从的物理规律,给出了非完全弹性碰撞的一般公式,分析了碰撞位置和恢复系数对小球和细杆的运动状态的影响,计算了系统的动能损失率,并讨论了其随撞击位置和恢复系数的变化关系。     

碰撞问题的卡诺定理与工程中碰撞作用的有效系统

提出碰撞系统“对应于速度变化的动能”这一重要概念，进而给出了碰撞过程的一个重要能量关系——卡诺（Ｃａｒｎｏｔ）定理。对碰撞过程的“动能损失”的提法结合工程实践进行了讨论。抽象出两种碰撞作用有效系数的定义，从而提出提高碰撞作用工程效果的措施。     

等离子体频率特性对电磁波反射的影响

应用(FD)2TD数值方法对电磁波作用于等离子体上的反射系数幅值和相位进行了研究,并与解析解进行了比较,证明了该方法的正确性.应用该数值方法计算了等离子体频率分别为10、20和30 GHz三种情况下的电磁波反射系数和相位,以及碰撞频率分别为5、10和20GHz三种情况下的电磁波反射系数和相位,并分析了反射系数和相位的变化规律,结果表明:等离子体频率对反射系数幅值和相位的影响较大,但总趋势基本一致;而碰撞频率对反射系数幅值和相位的影响很小,大部分情况下几乎可以忽略不计.     

城市有轨电车碰撞联合仿真分析

提出非线性有限元和多刚体动力学联合仿真的方法对现代有轨电车碰撞进行模拟,仿真计算结果表明,在有轨电车与刚性障碍物倾斜碰撞的过程中,碰撞角度对车辆是否脱轨具有决定性的影响.随着碰撞角度的增加,车辆脱轨的风险急剧上升.通常情况下为了防止有轨电车碰撞脱轨,最大的撞击角度应低于25°.此外,轮轨摩擦系数对有轨电车碰撞过程中的脱轨也具有明显的影响.当轮轨摩擦系数由于雨雪等天气因素降低时,一方面车辆所需要的制动距离明显增加,更容易造成有轨电车碰撞事故的发生;另一方面钢轨对于车轮运动的抑制作用减弱,加大了车辆脱轨的风险.     

从能量的角度讨论质心系中的两体碰撞问题

从能量的角度出发,考察了在质心坐标系中两体对心碰撞前后体系动能的变化特点,重新讨论了恢复系统的物理意义,结果表明恢复系数等于碰撞之后和之前的质心系中的相对动能之比的平方根。