**部分 物理研究
边界条件对二维斜面颗粒流颗粒分布的影响
1.引言
近几年来已经有许多关于颗粒流运动规律研究的报道,目的是研究影响颗粒流运动状态的主要因素,Chen等人研究了电场作用下管流从稀疏流到密集流的转变。徐光磊等人的实验分析了斜面上二维颗粒流发生稀疏流到密集流的突变的临界开口Dc。与初始流量和通道宽度的关系。鲍德松等人分析了二维传送带上圆片颗粒运动与开口大小及传送带速度的关系,结果表明存在导致传送带上圆片颗粒运动发生变化的临界速度。在Tasi等人对斜槽中颗粒流的研究中,通过改变通道出口的大小,颗粒在斜槽上的流动存在均匀密度流(uniform dense flow)、两相流(two phase flow)和加速气态流(accelerating gaseous flow)三种不同的状态,无论是均匀密度流还是两相流,颗粒流动状态都与通道宽度有关,通道边界粗糙度对颗粒流动有明显影响。另外,Savage嘲认为颗粒流存在两种极限流动状态,一种是类似于流体的稀疏颗粒流,这类颗粒流颗粒之间的相互作用主要是颗粒之间的相互碰撞,而另一种是准静态颗粒流,颗粒之间的相互作用则主要表现为摩擦相互作用,但在大部分情况下两种状态将共处于同一颗粒系统中,对于二维垂直通道颗粒流的横向速度涨落与通道宽度有关。Dmitri Volfson等人采用连续介质和分子动力学理论模拟了部分流化态的剪切颗粒流,他们采用质量、动量以及用耗散系数修正的能量守恒方程描述了在稀疏流状态下的颗粒流。Jenkins等人认为稀疏流下的颗粒流以颗粒间碰撞为主要作用力,这点和Tasi等人的结论一致,他们的研究表明流动速率与碰撞时间相关,经典的流体力学方程加上非弹性碰撞的修正项,可以描述颗粒的稀疏流现象。对于处于密集流状态下的颗粒流就不能采用经典的流体力学方程描述。因为当颗粒处于密集状态时,颗粒之间或颗粒与器壁间主要是以摩擦互相作用,使流动的性质变得十分复杂,本文主要研究稀疏流状态下边界条件对斜面上单层颗粒流的横向分布的影响。
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