搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

不同振动模式下颗粒分离行为的数值模拟

赵啦啦 刘初升 闫俊霞 蒋小伟 朱艳

引用本文:
Citation:

不同振动模式下颗粒分离行为的数值模拟

赵啦啦, 刘初升, 闫俊霞, 蒋小伟, 朱艳

Numerical simulation of particle segregation behavior in different vibration modes

Zhao La-La, Liu Chu-Sheng, Yan Jun-Xia, Jiang Xiao-Wei, Zhu Yan
PDF
导出引用
  • 利用三维离散元法对垂直方向上的直线、圆和椭圆振动模式颗粒分离过程进行了数值模拟研究,对直线振动时上层大颗粒的波动及圆和椭圆振动时出现的聚集、循环等现象的形成机理进行了分析,并讨论了振动强度对各振动模式下颗粒分离形态的影响规律. 研究表明,综合运用空隙填充、侧面驱动的颗粒运动和能量非均匀分布三种机理,并结合颗粒群的速度矢量分布情况能够较好地解释各振动模式下的颗粒分离行为. 振动强度对圆和椭圆振动模式的分离形态具有显著的影响,并在振动强度约为3时,各种振动模式均具有良好的颗粒分离效果和稳定的颗粒运动状态.
    Particle segregation processes in different vibration modes are simulated based on 3D discrete element method (DEM). The phenomena of wave motion of large particles in upper layer that appears in the segregation processes of linear vibration mode, accumulation and circulation that appear in circular and elliptical vibration mode are analyzed. And the influences of vibration intensity on the segregation pattern of the circular and elliptical mode were also discussed. The results show that the segregation behaviors in different modes can be well explained by a combination of three mechanisms: void filling, sidewall-driven transport of particles and nonequipartition of energy, and the distribution of particle velocity vectors. The vibration intensity has a great effect on the segregation pattern of circular and elliptical mode. For each vibration mode, fine particle segregation effect and stable particle moving state is obtained when the value of vibration intensity is about 3.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:50574091, 50774084), 江苏省“333工程”科研基金和煤炭加工与高效洁净利用教育部重点实验室开放基金(批准号:CPEUKF 08-02)资助的课题.
    [1]

    [1]Jiang Z H, Jing Y F, Zhao H F, Zheng R H 2009 Acta Phys. Sin. 58 5923(in Chinese) [姜泽辉、荆亚芳、赵海发、郑瑞华 2009物理学报 58 5923]

    [2]

    [2]Burtally N, King P J, Swift M R 2002 Science 295 1877

    [3]

    [3]Mullin T 2002 Science 295 1851

    [4]

    [4]Liang X W, Li L S, Hou Z G, Lü Z, Yang L, Sun G, Shi Q F 2008 Acta Phys. Sin. 57 2300 (in Chinese) [梁宣文、李粮生、侯兆国、吕震、杨雷、孙刚、史庆藩2008物理学报 57 2300]

    [5]

    [5]Daniel C H, Paul V Q, Stefan L 2001 Phys. Rev. Lett. 86 3423

    [6]

    [6]Jiang Z H, Lu K Q, Hou M Y, Chen W, Chen X J 2003 Acta Phys. Sin. 52 2244(in Chinese)[姜泽辉、陆坤权、厚美瑛、陈唯、陈相君 2003 物理学报 52 2244]

    [7]

    [7]Liffman K, Metcalfe G, Cleary P W 1997 Phys. Rev. Lett. 79 4574

    [8]

    [8]Mullin T 2000 Phys. Rev. Lett. 84 4741

    [9]

    [9]Zhou D W, Chen S Y, Cai Q D 2006 Chin. J. Comput. Phys. 23 559(in Chinese)[周迪文、陈十一、蔡庆东 2006 计算物理 23 559]

    [10]

    ]Guo C R, Cai S H, Yang Y 2007 J. Shandong Univ. Nat. Sci. Ed. 43 44(in Chinese)[郭长睿、蔡绍洪、杨洋 2007 山东大学学报(理学版) 43 44]

    [11]

    ]Tennakoon S G K, Behringer R P 1998 Phys. Rev. Lett. 81 794

    [12]

    ]Schnautz T, Brito R, Kruelle C A, Rehberg I 2005 Phys. Rev. Lett. 95 028001

    [13]

    ]Aumaitre S, Kruelle C A, Rehberg I 2001 Phys. Rev. E 64 041305

    [14]

    ]Aumaitre S, Schnautz T, Kruelle C A, Rehberg I 2003 Phys. Rev. Lett.90 114302

    [15]

    ]Arshad Kudrolli 2004 Rep. Prog. Phys. 67 209

    [16]

    ]Zhu H P, Zhou Z Y, Yang R Y, Yu A B 2008 Chem. Engng. Sci. 63 5728

    [17]

    ]Wen B C, Liu F Q 1982 The Theory and Application of Vibration Machinery (Beijing: China Machine Press) p22 (in Chinese) [闻邦椿、刘凤翘 1982 振动机械的理论及应用(北京:机械工业出版社) 第22页]

    [18]

    ]Oda M, Iwashita K, Kakiuchi T 1997 Importance of Particle Rotation in the Mechanics of Granular Materials (Rotterdam: Balkema) p207

    [19]

    ]Zhao Y Z, Cheng Y 2008 Acta Phys. Sin. 57 322 (in Chinese) [赵永志、程易 2008 物理学报 57 322]

    [20]

    ]Zhao L L, Liu C S, Yan J X, Xu Z P 2010 Acta Phys. Sin.59 1874 (in Chinese) [赵啦啦、刘初升、闫俊霞、徐志鹏 2010 物理学报 59 1874]

    [21]

    ]Schrter M, Ulrich S, Kreft J, Swift J B, Swinney H L 2006 Phys. Rev. E 74 011307

    [22]

    ]Rosato A, Strandburg K J, Prinz F, Swendsen R H 1987 Phys. Rev. Lett. 58 1038

    [23]

    ]Grossman E L 1997 Phys. Rev. E 56 3290

  • [1]

    [1]Jiang Z H, Jing Y F, Zhao H F, Zheng R H 2009 Acta Phys. Sin. 58 5923(in Chinese) [姜泽辉、荆亚芳、赵海发、郑瑞华 2009物理学报 58 5923]

    [2]

    [2]Burtally N, King P J, Swift M R 2002 Science 295 1877

    [3]

    [3]Mullin T 2002 Science 295 1851

    [4]

    [4]Liang X W, Li L S, Hou Z G, Lü Z, Yang L, Sun G, Shi Q F 2008 Acta Phys. Sin. 57 2300 (in Chinese) [梁宣文、李粮生、侯兆国、吕震、杨雷、孙刚、史庆藩2008物理学报 57 2300]

    [5]

    [5]Daniel C H, Paul V Q, Stefan L 2001 Phys. Rev. Lett. 86 3423

    [6]

    [6]Jiang Z H, Lu K Q, Hou M Y, Chen W, Chen X J 2003 Acta Phys. Sin. 52 2244(in Chinese)[姜泽辉、陆坤权、厚美瑛、陈唯、陈相君 2003 物理学报 52 2244]

    [7]

    [7]Liffman K, Metcalfe G, Cleary P W 1997 Phys. Rev. Lett. 79 4574

    [8]

    [8]Mullin T 2000 Phys. Rev. Lett. 84 4741

    [9]

    [9]Zhou D W, Chen S Y, Cai Q D 2006 Chin. J. Comput. Phys. 23 559(in Chinese)[周迪文、陈十一、蔡庆东 2006 计算物理 23 559]

    [10]

    ]Guo C R, Cai S H, Yang Y 2007 J. Shandong Univ. Nat. Sci. Ed. 43 44(in Chinese)[郭长睿、蔡绍洪、杨洋 2007 山东大学学报(理学版) 43 44]

    [11]

    ]Tennakoon S G K, Behringer R P 1998 Phys. Rev. Lett. 81 794

    [12]

    ]Schnautz T, Brito R, Kruelle C A, Rehberg I 2005 Phys. Rev. Lett. 95 028001

    [13]

    ]Aumaitre S, Kruelle C A, Rehberg I 2001 Phys. Rev. E 64 041305

    [14]

    ]Aumaitre S, Schnautz T, Kruelle C A, Rehberg I 2003 Phys. Rev. Lett.90 114302

    [15]

    ]Arshad Kudrolli 2004 Rep. Prog. Phys. 67 209

    [16]

    ]Zhu H P, Zhou Z Y, Yang R Y, Yu A B 2008 Chem. Engng. Sci. 63 5728

    [17]

    ]Wen B C, Liu F Q 1982 The Theory and Application of Vibration Machinery (Beijing: China Machine Press) p22 (in Chinese) [闻邦椿、刘凤翘 1982 振动机械的理论及应用(北京:机械工业出版社) 第22页]

    [18]

    ]Oda M, Iwashita K, Kakiuchi T 1997 Importance of Particle Rotation in the Mechanics of Granular Materials (Rotterdam: Balkema) p207

    [19]

    ]Zhao Y Z, Cheng Y 2008 Acta Phys. Sin. 57 322 (in Chinese) [赵永志、程易 2008 物理学报 57 322]

    [20]

    ]Zhao L L, Liu C S, Yan J X, Xu Z P 2010 Acta Phys. Sin.59 1874 (in Chinese) [赵啦啦、刘初升、闫俊霞、徐志鹏 2010 物理学报 59 1874]

    [21]

    ]Schrter M, Ulrich S, Kreft J, Swift J B, Swinney H L 2006 Phys. Rev. E 74 011307

    [22]

    ]Rosato A, Strandburg K J, Prinz F, Swendsen R H 1987 Phys. Rev. Lett. 58 1038

    [23]

    ]Grossman E L 1997 Phys. Rev. E 56 3290

  • [1] 田淼, 姚廷昱, 才志民, 刘富成, 贺亚峰. 尘埃等离子体棘轮中颗粒分离的三维模拟. 物理学报, 2024, 73(11): 115201. doi: 10.7498/aps.73.20240319
    [2] 林茜, 谢普初, 胡建波, 张凤国, 王裴, 王永刚. 不同晶粒度高纯铜层裂损伤演化的有限元模拟. 物理学报, 2021, 70(20): 204601. doi: 10.7498/aps.70.20210726
    [3] 秦晓玲, 朱栩量, 曹靖雯, 王浩诚, 张鹏. 冰的氢键振动研究. 物理学报, 2021, 70(14): 146301. doi: 10.7498/aps.70.20210013
    [4] 叶欣, 单彦广. 疏水表面振动液滴模态演化与流场结构的数值模拟. 物理学报, 2021, 70(14): 144701. doi: 10.7498/aps.70.20210161
    [5] 杨温渊, 董烨, 孙会芳, 董志伟. 磁绝缘线振荡器中模式竞争的物理分析和数值模拟. 物理学报, 2020, 69(19): 198401. doi: 10.7498/aps.69.20200383
    [6] 危卫, 张力元, 顾兆林. 工业中粉体颗粒的荷电机理及数值模拟方法. 物理学报, 2015, 64(16): 168301. doi: 10.7498/aps.64.168301
    [7] 刘扬, 韩燕龙, 贾富国, 姚丽娜, 王会, 史宇菲. 椭球颗粒搅拌运动及混合特性的数值模拟研究. 物理学报, 2015, 64(11): 114501. doi: 10.7498/aps.64.114501
    [8] 焦杨, 章新喜, 孔凡成, 刘海顺. 湿颗粒聚团碰撞解聚过程的离散元法模拟. 物理学报, 2015, 64(15): 154501. doi: 10.7498/aps.64.154501
    [9] 吴迪平, 李星祥, 秦勤, 管奔, 臧勇. 离散颗粒层被横向推移过程中的力学行为研究. 物理学报, 2014, 63(9): 098201. doi: 10.7498/aps.63.098201
    [10] 张富翁, 王立, 刘传平, 吴平. 竖直振动管中颗粒的上升运动. 物理学报, 2014, 63(1): 014501. doi: 10.7498/aps.63.014501
    [11] 赵啦啦, 赵跃民, 刘初升, 李珺. 湿颗粒堆力学特性的离散元法模拟研究. 物理学报, 2014, 63(3): 034501. doi: 10.7498/aps.63.034501
    [12] 张季, 王迪, 张德明, 张庆礼, 万松明, 孙敦陆, 殷绍唐. BaBPO5晶体晶格振动光谱研究与第一性原理计算. 物理学报, 2013, 62(3): 037802. doi: 10.7498/aps.62.037802
    [13] 何克晶, 张金成, 周晓强. 运动物体在颗粒物质中的动力学过程及最大穿透深度仿真研究. 物理学报, 2013, 62(13): 130204. doi: 10.7498/aps.62.130204
    [14] 杨岳彬, 左文龙, 保延翔, 刘树郁, 李龙飞, 张进修, 熊小敏. 力学共振吸收谱探测耦合振动模式. 物理学报, 2012, 61(20): 200509. doi: 10.7498/aps.61.200509
    [15] 朱昌盛, 王军伟, 王智平, 冯力. 受迫流动下的枝晶生长相场法模拟研究. 物理学报, 2010, 59(10): 7417-7423. doi: 10.7498/aps.59.7417
    [16] 赵啦啦, 刘初升, 闫俊霞, 徐志鹏. 颗粒分层过程三维离散元法模拟研究. 物理学报, 2010, 59(3): 1870-1876. doi: 10.7498/aps.59.1870
    [17] 钟文镇, 何克晶, 周照耀, 夏伟, 李元元. 颗粒离散元模拟中的阻尼系数标定. 物理学报, 2009, 58(8): 5155-5161. doi: 10.7498/aps.58.5155
    [18] 朱昌盛, 王智平, 荆 涛, 肖荣振. 二元合金微观偏析的相场法数值模拟. 物理学报, 2006, 55(3): 1502-1507. doi: 10.7498/aps.55.1502
    [19] 张慧鹏, 金庆华, 王玉芳, 李宝会, 丁大同. 单壁碳纳米管手性角对声子振动频率的影响. 物理学报, 2005, 54(9): 4279-4284. doi: 10.7498/aps.54.4279
    [20] 周玉刚, 沈波, 刘杰, 周慧梅, 俞慧强, 张荣, 施毅, 郑有炓. 用肖特基电容电压特性数值模拟法确定调制掺杂AlxGa1-xN/GaN异质结中的极化电荷. 物理学报, 2001, 50(9): 1774-1778. doi: 10.7498/aps.50.1774
计量
  • 文章访问数:  8509
  • PDF下载量:  1209
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2009-09-20
  • 修回日期:  2009-10-21
  • 刊出日期:  2010-02-05

/

返回文章
返回