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三维漏斗中颗粒物质堵塞问题的数值实验研究

麻礼东 杨光辉 张晟 林平 田园 杨磊

三维漏斗中颗粒物质堵塞问题的数值实验研究

麻礼东, 杨光辉, 张晟, 林平, 田园, 杨磊
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  • 对于工程和实验中使用漏斗颗粒流而言,连续稳定的流量是必要的.当漏斗口较小时,很容易发生堵塞行为.堵塞现象对于交通流、疏散问题等也具有重要的意义.前人主要使用扰动的方法破坏漏斗中已有的堵塞,以便引起下一次堵塞,加快实验进程.本文利用自主开发的基于GPU(graphics processing unit)的密集颗粒流模拟程序,主要研究当三维漏斗开口打开后的第一次堵塞行为,不再引入扰动.详细讨论了漏斗开口尺寸、漏斗锥角等几何参数对坍塌规模的影响.发现对于坍塌规模的概率分布符合前人的研究结果,可以分为两部分:峰的左边呈幂函数上升形式,峰的右边呈指数衰减趋势.对于漏斗开口尺寸和漏斗锥角而言,均存在一个临界值使得堵塞不再发生.
      通信作者: 杨磊, lyang@impcas.ac.cn
    • 基金项目: 国际热核聚变实验堆(ITER)计划专项(批准号:2014GB104002)和国家自然科学基金(批准号:11605264)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-08-10
  • 修回日期:  2017-12-13
  • 刊出日期:  2018-02-20

三维漏斗中颗粒物质堵塞问题的数值实验研究

  • 1. 中国科学院近代物理研究所, 兰州 730000;
  • 2. 中国科学院大学物理学院, 北京 100049;
  • 3. 兰州大学信息科学与工程学院, 兰州 730000
  • 通信作者: 杨磊, lyang@impcas.ac.cn
    基金项目: 

    国际热核聚变实验堆(ITER)计划专项(批准号:2014GB104002)和国家自然科学基金(批准号:11605264)资助的课题.

摘要: 对于工程和实验中使用漏斗颗粒流而言,连续稳定的流量是必要的.当漏斗口较小时,很容易发生堵塞行为.堵塞现象对于交通流、疏散问题等也具有重要的意义.前人主要使用扰动的方法破坏漏斗中已有的堵塞,以便引起下一次堵塞,加快实验进程.本文利用自主开发的基于GPU(graphics processing unit)的密集颗粒流模拟程序,主要研究当三维漏斗开口打开后的第一次堵塞行为,不再引入扰动.详细讨论了漏斗开口尺寸、漏斗锥角等几何参数对坍塌规模的影响.发现对于坍塌规模的概率分布符合前人的研究结果,可以分为两部分:峰的左边呈幂函数上升形式,峰的右边呈指数衰减趋势.对于漏斗开口尺寸和漏斗锥角而言,均存在一个临界值使得堵塞不再发生.

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