振動顆粒的分離與對流.pdf

1、顆粒物質由大量可以獨立運動的固體小顆粒構成，它廣泛存在于我們周圍并與我們生活息息相關。對它的研究涉及多個領域：工業(yè)、農業(yè)、建筑業(yè)、醫(yī)藥業(yè)等，而且滑坡、泥石流、雪崩、沙塵暴等自然災害也與顆粒物質的運動規(guī)律的密切相關。所以對顆粒物質的研究具有重要的經濟價值和社會效益。
　　顆粒物質可以表現出類似于固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)的特性，但又具有豐富而獨特的行為。對顆粒物質特性的認識和利用由來已久，早在14世紀，水手就采用沙漏計時。但直到近些年才開始對

2、顆粒物質的物理行為進行深入研究。尤其振動顆粒體系中的對流運動和‘巴西果’分離效應更是引起了人們濃厚的興趣，因為它們在基礎研究與應用領域有著重要作用。對流運動指的是顆粒物質體系內部形成的閉合的顆粒運輸現象；‘巴西果’分離效應指的是振動下的顆粒物質體系中的大顆粒的上升運動。本文對相關結果進行了簡要概述，并對豎直振動下窄容器中顆粒物質表現出來的對流運動和‘巴西果’分離效應進行了實驗研究和初步分析。
　　我們的研究表明，在細長圓筒形容器中

3、對不同尺寸的不銹鋼球進行豎直振動時，存在對流態(tài)和無對流運動態(tài)。當顆粒尺寸較大（≥1mm）時，顆粒可以進入無對流狀態(tài)，尺寸較小時為對流態(tài)。在無對流態(tài)時沒有‘巴西果’分離效應，而有對流時存在著明顯的‘巴西果’分離效應。這表明對流運動是產生‘巴西果’分離的一種重要機制。我們通過測量大顆粒由底部上升至顆粒床表面所用的時間來研究‘巴西果’分離效應。實驗表明分離過程主要受振動頻率和振動加速度的控制，但溫度和空氣濕度也會產生影響。實驗中還觀察到顆粒床