顆粒物質(zhì)在振動(dòng)環(huán)境中的分離現(xiàn)象及形成機(jī)理研究.pdf

1、對(duì)顆粒物質(zhì)的狀態(tài)、特性及運(yùn)動(dòng)規(guī)律的研究是當(dāng)前物理學(xué)前沿領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)課題。目前人們對(duì)顆粒物質(zhì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的認(rèn)識(shí)還不夠清晰，特別是對(duì)振動(dòng)條件下顆粒物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和機(jī)理還有待深入地研究。本文主要針對(duì)顆粒物質(zhì)在振動(dòng)環(huán)境下所出現(xiàn)的分離現(xiàn)象，運(yùn)用平均場(chǎng)理論思想和統(tǒng)計(jì)力學(xué)方法，借助與數(shù)值計(jì)算手段來(lái)分析和研究振動(dòng)顆粒體的運(yùn)動(dòng)變化趨勢(shì)及分布規(guī)律，以探求顆粒物質(zhì)振動(dòng)分離現(xiàn)象的形成機(jī)理。Edwards，M．Tarzia等人所構(gòu)建的顆粒振動(dòng)分離模型成功地解釋了垂

2、直振動(dòng)的顆粒分離現(xiàn)象，但無(wú)法解釋水平振動(dòng)的顆粒分離現(xiàn)象。本文在Edwards，M．Tarzia模型的基礎(chǔ)上構(gòu)建了一個(gè)更為普適的含廣義勢(shì)的顆粒振動(dòng)分離模型，不僅能將E-M模型包含在內(nèi)，解釋垂直振動(dòng)的顆粒分離現(xiàn)象，也成功地解釋了水平振動(dòng)顆粒分離現(xiàn)象。本模型還可以進(jìn)一步推廣來(lái)解釋含其他勢(shì)的顆粒振動(dòng)分離現(xiàn)象。本文用該模型計(jì)算了2種不同大小顆粒組成的水平振動(dòng)體系，結(jié)果表明在振動(dòng)的過(guò)程中，大顆粒占據(jù)系統(tǒng)中心格點(diǎn)的概率較大，大顆粒有向盤中心聚集的趨勢(shì)

3、。隨著振動(dòng)的持續(xù)進(jìn)行，大顆粒在盤中央分布的密度加大，最終導(dǎo)致大顆粒在中心聚集的分離現(xiàn)象。本文的研究結(jié)果表明：顆粒物質(zhì)分離現(xiàn)象是由系統(tǒng)所受到外界的振動(dòng)力和其所處的某一勢(shì)場(chǎng)(力場(chǎng))共同作用下形成的。這在一定程度上揭示了顆粒物質(zhì)出現(xiàn)振動(dòng)分離現(xiàn)象的物理機(jī)制。 本文主要有以下創(chuàng)新之處：(1)建立了一個(gè)含廣義勢(shì)的顆粒振動(dòng)模型，比E-M模型更具普適性。(2)首次計(jì)算了水平振動(dòng)狀態(tài)下的顆粒分布趨勢(shì)，在一定程度上解釋了水平振動(dòng)體系的顆粒分離現(xiàn)象。