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颗粒物质混合行为的离散单元法研究 被引量:14
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作者 戚华彪 周光正 +2 位作者 于福海 葛蔚 李静海 《化学进展》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2015年第1期113-124,共12页
颗粒物质的混合是化学工业生产的重要单元操作,由于颗粒物质运动行为的复杂性,工业混合器中的颗粒运动规律及物理机制至今仍未被全面认识。作为一种精细的数值方法,离散单元法(discrete element method,DEM)在单颗粒尺度上描述颗粒物质... 颗粒物质的混合是化学工业生产的重要单元操作,由于颗粒物质运动行为的复杂性,工业混合器中的颗粒运动规律及物理机制至今仍未被全面认识。作为一种精细的数值方法,离散单元法(discrete element method,DEM)在单颗粒尺度上描述颗粒物质的受力与运动行为,因此在研究混合机理方面具有独特优势。随着DEM模型与计算技术的快速发展,DEM已被广泛应用于各种混合过程的研究。通过DEM可以全面考察不同的颗粒性质、混合器类型以及操作条件等因素对混合机理的影响,从而对于指导粉体工业的生产操作及设备优化改进具有重要意义。本文重点阐述了DEM在无黏颗粒、黏结性颗粒、非球形颗粒混合过程模拟以及大规模计算等方面的最新进展,并对未来发展进行了展望。 展开更多
关键词 离散单元法 混合机理 黏结性颗粒 非球形颗粒 大规模模拟
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基于蒙特卡罗方法的烟幕透过率计算与分析 被引量:12
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作者 王红霞 孙红辉 +2 位作者 宋仔标 刘代志 田涛 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2012年第5期1200-1205,共6页
烟幕透过率是表征烟幕干扰性能的重要参数。以等效粒径为0.1μm的石墨为例,就不同形状的石墨粒子组成的烟幕,基于蒙特卡罗方法对烟幕透过率进行了数值计算。利用Mie散射理论和离散偶极子近似(DDA)方法分别计算了球形粒子、椭球形粒子和... 烟幕透过率是表征烟幕干扰性能的重要参数。以等效粒径为0.1μm的石墨为例,就不同形状的石墨粒子组成的烟幕,基于蒙特卡罗方法对烟幕透过率进行了数值计算。利用Mie散射理论和离散偶极子近似(DDA)方法分别计算了球形粒子、椭球形粒子和圆柱形粒子对1.06μm波长的入射光单次散射的消光参量。对于入射光在烟幕中的传输,建立了蒙特卡罗模拟计算模型,利用MATLAB语言编制了相应的计算程序,给出了不同纵横比的椭球形粒子和圆柱形粒子相应的烟幕透过率计算结果,并和等体积球粒子相应的烟幕透过率进行了比较分析。结果表明:透过率与烟幕中粒子形状、粒子数密度、入射光的入射角度及烟幕厚度有关,粒子形状越偏离球形,对应透过率越小。 展开更多
关键词 烟幕 透过率 非球形粒子 蒙特卡罗方法 离散偶极子近似
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非球形气溶胶粒子短波红外散射特性研究 被引量:12
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作者 范萌 陈良富 +5 位作者 李莘莘 陶金花 苏林 邹铭敏 张莹 韩冬 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2012年第20期260-270,共11页
利用T矩阵方法,以及基于扩散限制凝聚理论的广义多粒子米散射方法,研究了多种气溶胶粒子在1.6和2.0μm波段处,非球形单粒子和团簇粒子的光散射辐射特性,并分析了粒子有效半径、复折射指数、粒子形状、相对湿度等因素对非球形粒子散射特... 利用T矩阵方法,以及基于扩散限制凝聚理论的广义多粒子米散射方法,研究了多种气溶胶粒子在1.6和2.0μm波段处,非球形单粒子和团簇粒子的光散射辐射特性,并分析了粒子有效半径、复折射指数、粒子形状、相对湿度等因素对非球形粒子散射特性的影响.分析表明,除了粒子有效半径和形状会在不同程度上引起粒子散射特性变化,相对湿度对其影响也比较大,球形粒子与非球形粒子在不同相对湿度下后向散射相对差异均在18%以上;当粒子体积较小时,水溶性气溶胶的后向散射强度随相对湿度的增加而增强,而当粒子体积较大时,则随相对湿度的增加而减弱;在体积相同的条件下,体积较小的团簇粒子的不对称因子比非球形单粒子平均偏大0.023,而体积较大的团簇粒子,却比非球形单粒子不对称因子平均偏小0.055;单粒子或等体积的团簇粒子,其不同波段之间单次散射反照率差异较大,最大可达0.226.该工作对研究气溶胶多次散射对CO_2浓度卫星反演精度影响具有重要的科学意义. 展开更多
关键词 非球形粒子 散射特性 T矩阵 广义多粒子米散射方法
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喷动流化床中杆状颗粒混合特性的CFD-DEM模拟 被引量:11
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作者 马华庆 赵永志 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期1347-1354,共8页
采用计算流体力学-离散单元法(CFD-DEM)模型对杆状颗粒在喷动流化床中的流动及混合行为进行数值模拟研究,其中杆状颗粒采用超椭球模型进行描述.通过模拟结果,考察流化气速、喷动气速和颗粒形状对流动与混合的影响.结果表明,杆状颗粒在... 采用计算流体力学-离散单元法(CFD-DEM)模型对杆状颗粒在喷动流化床中的流动及混合行为进行数值模拟研究,其中杆状颗粒采用超椭球模型进行描述.通过模拟结果,考察流化气速、喷动气速和颗粒形状对流动与混合的影响.结果表明,杆状颗粒在喷动流化床中的流动具有典型喷动床的喷动特性;提高喷动气速与流化气速均有助于颗粒混合,且流化气速对流动与混合的影响大于喷动气速.颗粒形状主要通过颗粒互锁与颗粒长轴取向一致性这2个因素影响颗粒混合,提出较简单的方法用以量化颗粒长轴取向的一致性.在上述2个因素的作用下,当杆状颗粒长径比较小时,增加长径比会抑制颗粒混合;当长径比较大时,增加长径比会促进颗粒混合. 展开更多
关键词 计算流体力学-离散单元法(CFD-DEM) 喷动流化床 颗粒混合 杆状颗粒 非球形颗粒
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采用DDA方法分析非球形粒子辐射特性 被引量:10
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作者 阮立明 齐宏 王圣刚 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第3期413-418,共6页
利用离散偶极子近似法(DDA)计算了三种几何形状、不同尺度参数、不同复折射率的非球形粒子随机取向时的衰减因子、反照率和散射相函数等辐射特性参数,并与等体积球形粒子进行了比较.分析结果表明:非球形粒子的辐射特性与等效球形粒子的... 利用离散偶极子近似法(DDA)计算了三种几何形状、不同尺度参数、不同复折射率的非球形粒子随机取向时的衰减因子、反照率和散射相函数等辐射特性参数,并与等体积球形粒子进行了比较.分析结果表明:非球形粒子的辐射特性与等效球形粒子的辐射特性存在着差别,这种差别随着粒子的形状、尺度参数和复折射率等参数的变化而变化,并且具有一定的规律,同时存在一个临界尺度参数,此时非球形粒子与等效球形粒子的辐射特性差别可忽略不计. 展开更多
关键词 离散偶极子近似法(DDA) 非球形粒子 辐射特性 尺度参数
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基于离散偶极子近似生物细胞光散射研究 被引量:10
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作者 刘建斌 曾应新 杨初平 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2014年第7期2204-2208,共5页
用离散偶极子近似(Discrete Dipole Approximation,DDA)对生物细胞的光散射特性进行数值模拟,分析讨论了基于生物细胞的相对折射率、散射截面、粒子直径等的光散射图像。分析表明,生物细胞的散射光强随着散射角度和相对折射率的增大而增... 用离散偶极子近似(Discrete Dipole Approximation,DDA)对生物细胞的光散射特性进行数值模拟,分析讨论了基于生物细胞的相对折射率、散射截面、粒子直径等的光散射图像。分析表明,生物细胞的散射光强随着散射角度和相对折射率的增大而增大,散射的主要能量集中在10°散射角以内。然后设计了用于分析悬浮生物细胞的光散射实验装置,并以悬浮的牛肾细胞作为实验样品,进行实验研究。分析结果显示,模拟数据与实验数据符合较好。为进一步研究生物细胞散射特性以及无损检测提供一种理论和实验方法。 展开更多
关键词 离散偶极子近似(DDA) 生物细胞 非球形粒子 光散射
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基于非解析计算流体力学和离散单元法的大颗粒在流场中的高效率运动模拟 被引量:8
7
作者 熊书春 臧孟炎 《科学技术与工程》 北大核心 2021年第15期6140-6146,共7页
为实现占据多个流体网格的大颗粒在流场中运动的仿真,基于计算流体力学和离散单元法耦合(computational fluid dy namics-discrete element mothod,CFD-DEM),提出了一种新的数值方法。使用黏结颗粒模型将大颗粒近似表示为多个小球形颗... 为实现占据多个流体网格的大颗粒在流场中运动的仿真,基于计算流体力学和离散单元法耦合(computational fluid dy namics-discrete element mothod,CFD-DEM),提出了一种新的数值方法。使用黏结颗粒模型将大颗粒近似表示为多个小球形颗粒黏结而成,基于非解析CFD-DEM方法计算流体对每个小球颗粒的作用力,将所有小球颗粒运动参数的平均值用于描述整个黏结颗粒的运动状态。通过黏性流体中球形大颗粒的沉降运动模拟,比较仿真结果与相关实验数据,结果表明:该方法不仅能准确模拟球形大颗粒的沉降运动,而且与浸没边界法相比计算效率更高。与传统的解析CFD-DEM方法相比,此方法还可以方便且准确地模拟三维情况下非球形大颗粒在流场中的运动。 展开更多
关键词 计算流体力学和离散单元法 大颗粒沉降 黏结颗粒模型 非球形颗粒
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DEM investigation of angle of repose for super-ellipsoidal particles 被引量:8
8
作者 Hao Chen Shiwei Zhao Xiaowen Zhou 《Particuology》 SCIE EI CAS CSCD 2020年第3期53-66,共14页
We explore the effect of particle shape on the angle of repose (AoR) in granular packing using a three-dimensional discrete element method.Non-spherical particles were modeled using super-ellipsoids characterized by a... We explore the effect of particle shape on the angle of repose (AoR) in granular packing using a three-dimensional discrete element method.Non-spherical particles were modeled using super-ellipsoids characterized by aspect ratio and blockiness.The relationship between AoR and particle shape was examined,followed by a series of analyses on the origin of AoR from a microscopic perspective.Results show that,with blockiness deviating from unity,AoR has an approximate "M" shape that exhibits a strong to weak trend with aspect ratio,matching results of previous reports.Another finding suggests a parabolic relationship between normalized AoR and normalized coordination number,AoR increases with anisotropy related more with the anisotropy of particle orientation than with the anisotropy of contact normal.Particle shape is more likely to affect AoR by affecting the tangential force than the normal contact force.An analysis based on traction indicates that dips in stress associated with the tangential force (compared with the normal force) and non-spherical particles (compared with spheres) are more significant.For various particle shapes,AoR is positively correlated with friction mobilization but is negatively correlated with friction mobilization for various coefficient of friction. 展开更多
关键词 Discrete element Angle of repose non-spherical particles Granular fabric PACKING
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基于人工神经网络模型的非球形颗粒曳力系数预测 被引量:7
9
作者 闫盛楠 唐天琪 +1 位作者 任安星 何玉荣 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第10期2171-2175,共5页
本文通过人工神经网络预测方法对非球形颗粒气固曳力系数进行了预测及分析。首先比较了BP(Backpropagation)神经网络模型和RBF(Radical Basis Function)基神经网络模型对Pettyjohn和Christiansen等人实验工况中的结果进行了预测。结果表... 本文通过人工神经网络预测方法对非球形颗粒气固曳力系数进行了预测及分析。首先比较了BP(Backpropagation)神经网络模型和RBF(Radical Basis Function)基神经网络模型对Pettyjohn和Christiansen等人实验工况中的结果进行了预测。结果表明,采用RBF方法预测非球形颗粒气固曳力系数误差较小,计算效率较高。同时,应用RBF基神经网络模型,对不同形状因子下的气固曳力系数进行了预测和分析。研究结果表明,人工神经网络可以用于非球形颗粒气固曳力系数的预测研究,本文研究结果为复杂形状颗粒气固曳力系数的预测提供了一种有效的手段。 展开更多
关键词 人工神经网络 非球形颗粒 曳力系数
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小型流化床干燥器气固流动和干燥的CPFD数值模拟 被引量:7
10
作者 陈祁 刘慧慧 +5 位作者 汪大千 曾阔 鲍俊芳 陈鹏 杨海平 陈汉平 《中国矿业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期415-421,共7页
为掌握炼焦煤工业流化床的颗粒干燥和分级过程,基于计算颗粒流体力学(CPFD)理论方法,以0.3mm为分级粒径对实验室规模的炼焦煤流化床干燥分级过程进行模拟研究.颗粒干燥模型由颗粒汽液平衡推导得出.曳力模型采用不考虑颗粒球形度的Wen-Yu... 为掌握炼焦煤工业流化床的颗粒干燥和分级过程,基于计算颗粒流体力学(CPFD)理论方法,以0.3mm为分级粒径对实验室规模的炼焦煤流化床干燥分级过程进行模拟研究.颗粒干燥模型由颗粒汽液平衡推导得出.曳力模型采用不考虑颗粒球形度的Wen-Yu/Ergun模型和考虑颗粒球形度的Ganser模型结合.研究结果发现:两种曳力模型结合得到的模型可更准确地预判流化床中不同粒径段颗粒的分布位置;此外,颗粒干燥模型结果与实验结果吻合,流化风风速越大或风温越高,颗粒干燥时间越短.同时在气固流动方面揭示了流化床干燥器中颗粒的流动特性:粗颗粒集中在流化床底部,而细颗粒分布在流化床上部;颗粒直径越大,颗粒速度越小.研究验证了CPFD手段预测流化床干燥器中气固流动和干燥过程的潜力和可行性,为后续的工业化放大和结构优化打下了基础. 展开更多
关键词 炼焦煤 分级 流化床 干燥 数值模拟 非球形颗粒
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对非球形冰晶94GHz云雷达后向散射和衰减的研究 被引量:7
11
作者 吴举秀 魏鸣 +2 位作者 黄磊 涂爱琴 刘彬 《气象科学》 北大核心 2016年第1期63-70,共8页
针对94 GHz毫米波云雷达的数据处理,基于离散偶极子近似法(DDA)计算了几种非球形冰晶的后向散射及衰减效率,探讨了不同冰云模型下冰云的雷达反射率因子(Z_e)和衰减系数(k)及冰水含量(IWC,记作W)的关系。结果表明:(1)形状对冰晶的散射及... 针对94 GHz毫米波云雷达的数据处理,基于离散偶极子近似法(DDA)计算了几种非球形冰晶的后向散射及衰减效率,探讨了不同冰云模型下冰云的雷达反射率因子(Z_e)和衰减系数(k)及冰水含量(IWC,记作W)的关系。结果表明:(1)形状对冰晶的散射及衰减效率与粒子大小有关。(2)在实际的冰云中,将六角形冰晶和椭圆冰晶看做同体积的球形粒子将低估其衰减和后向散射。将聚合物冰晶看做等体积球形,将高估其后向散射及衰减,子弹花冰晶的后向散射与同体积的球形相比有减小也有增大,但是衰减比同体积球形的小。(3)冰云模型对Z_e-k、Z_e-W关系具有较大影响,假设滴谱相同的条件下,得到了具体冰云模型下对应Z_e-k、Z_e-W关系的系数。这些探讨为我国W波段云雷达的数据处理提供了参考。 展开更多
关键词 94 GHz云雷达 非球形冰晶 散射特性 衰减系数
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多波长消光法粒径测量中颗粒形状的影响 被引量:6
12
作者 李潭 苏明旭 +1 位作者 陈军 蔡小舒 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2016年第9期263-270,共8页
对多波长消光法颗粒测量方法中非球形颗粒形状的影响进行研究。采用广义米散射理论数值模拟计算了不同长短轴椭球颗粒在不同入射角度下的消光截面和消光系数,并与等效球形颗粒的消光特性进行比较,结合Lambert-Beer定律计算消光谱,采用... 对多波长消光法颗粒测量方法中非球形颗粒形状的影响进行研究。采用广义米散射理论数值模拟计算了不同长短轴椭球颗粒在不同入射角度下的消光截面和消光系数,并与等效球形颗粒的消光特性进行比较,结合Lambert-Beer定律计算消光谱,采用正则化算法反演椭球颗粒粒径,进而分析椭球颗粒形状对粒径测量结果的影响。结果表明,与球形假设相比,椭球颗粒的形状改变使得粒径反演结果产生较大偏差。本算例中,对于亚微米颗粒,当形状参数a/b=5时,其相对偏差可能超过90%。 展开更多
关键词 散射 消光法 非球形颗粒 广义米氏理论 消光谱 反演
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利用T-matrix计算非球形粒子散射特性的研究 被引量:6
13
作者 邵长城 麻金继 《原子与分子物理学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第3期475-479,共5页
本文用T-matrix方法计算了非球形气溶胶粒子的光学特性,得到了气溶胶粒子的消光截面、散射截面、吸收截面与气溶胶粒子形状的关系,不同形状气溶胶粒子的有着相同的散射相函数和不同的偏振度,非球形气溶胶粒子的散射相函数对其复折射指... 本文用T-matrix方法计算了非球形气溶胶粒子的光学特性,得到了气溶胶粒子的消光截面、散射截面、吸收截面与气溶胶粒子形状的关系,不同形状气溶胶粒子的有着相同的散射相函数和不同的偏振度,非球形气溶胶粒子的散射相函数对其复折射指数的实部和虚部都不太敏感,而偏振相函数对其实部和虚部都比较敏感.此结论为研究大气辐射传输提供了较好的方法,尤其是偏振度与偏振相函数的提出为用偏振的方法进一步的反演气溶胶的光学参数提供了理论基础. 展开更多
关键词 T-matrix方法 非球形粒子 偏振相函数 偏振度
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脉动流化床内球柱形颗粒流动行为研究 被引量:5
14
作者 任安星 唐天琪 +1 位作者 王天宇 何玉荣 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期651-656,共6页
本文结合离散单元模型和计算流体力学方法对脉动流化床内气固流动特性进行数值模拟。结果表明,脉动气流的波形和振幅对球柱形颗粒的流动行为有明显的影响。方波脉动气流作用下的时均颗粒总平动和旋转动能最大,其次是正弦波脉动和三角波... 本文结合离散单元模型和计算流体力学方法对脉动流化床内气固流动特性进行数值模拟。结果表明,脉动气流的波形和振幅对球柱形颗粒的流动行为有明显的影响。方波脉动气流作用下的时均颗粒总平动和旋转动能最大,其次是正弦波脉动和三角波脉动,恒定气流下的最小。功率谱分析结果可以发现方波气流下主频幅度最大,其次是正弦波、三角波和恒定气流。此外,方波气流的脉动振幅越大,时均颗粒总平动和旋转动能越大,压降功率谱主频的幅值越大。 展开更多
关键词 脉动流化床 非球形颗粒 离散单元模型
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Axial segregation characteristics and size-induced flow behavior of particles in a novel rotary drum with curved sidewalls
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作者 Qiuhua Miao Wenchang Zhu +3 位作者 Yudong Cao Peng Huang Chaobin Hu Minping Jia 《Particuology》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第4期1-19,共19页
Particle mixing and segregation are common phenomena in rotary drums,which are challenging to be controlled and driven artificially in powder technology.In this work,the discrete element method(DEM)was applied to cons... Particle mixing and segregation are common phenomena in rotary drums,which are challenging to be controlled and driven artificially in powder technology.In this work,the discrete element method(DEM)was applied to construct the novel rotary drum composed of different shaped curved sidewalls.By varying the operation parameters of particle and sidewall shapes as well as the length-to-diameter(L/D)ratio of drums,the axial mixing and segregation processes of binary size-induced particles were investigated.The results show that the axial flow velocity of the particle mixtures is noticeably weakened once the particle angularity increases,making the non-spherical particles to mix better in rotary drums compared to the spherical particles.Besides,in the short drums with size-induced spherical particles,the axial segregation characteristics are significantly enhanced by the convex sidewalls while suppressed by the concave sidewalls.However,for size-induced non-spherical particles,the axial segregation structure can be present in rotary drums with plane and concave sidewalls while not in drums with convex sidewalls.Moreover,the axial segregation band structure of spherical particles eventually increases proportionally with the increased drum L/D ratios.In contrast,the non-spherical particles cannot form obvious multi-proportional segregation bands. 展开更多
关键词 Axial flow behaviors Size-induced particles Curved sidewalls non-spherical particles Rotary drum
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随机分布的多个非球形群聚散射体的极化散射及其数值模拟 被引量:2
16
作者 黄兴忠 金亚秋 《电子科学学刊》 CSCD 1997年第3期376-381,共6页
本文利用T矩阵法,通过严格求解N个粒子的多次散射方程,发展了随机分布的多个非球形群聚散射体的集合性相干散射的计算机数值模拟方法。数值地给出了在空间随机分布的群聚散射体的极化散射与粒子的形状、大小、空间分布和取向等参量之间... 本文利用T矩阵法,通过严格求解N个粒子的多次散射方程,发展了随机分布的多个非球形群聚散射体的集合性相干散射的计算机数值模拟方法。数值地给出了在空间随机分布的群聚散射体的极化散射与粒子的形状、大小、空间分布和取向等参量之间定量的函数关系。并将随机分布的群聚散射体的后向散射与单个粒子和单个群聚体独立散射的数值结果进行了比较,表明多个粒子的群聚分布对散射特性产生显著的影响。 展开更多
关键词 随机分布 非球形粒子 群聚粒子 多次散射 电磁学
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基于DEM的滑坡碎屑流运动堆积特性研究 被引量:3
17
作者 袁锦涛 韩培锋 +4 位作者 欧小红 田述军 周梦缘 刘之葵 樊晓一 《自然灾害学报》 CSCD 北大核心 2023年第3期230-238,共9页
滑坡碎屑流灾害往往具有瞬时性和极强的破坏性,传统监测方法很难对滑坡碎屑流的运动过程进行观察和研究,故根据滑坡碎屑流的堆积形态研究滑坡碎屑流灾害演变规律,为滑坡碎屑流的灾害防护提供理论支持。通过运用离散元的方法,定量地研究... 滑坡碎屑流灾害往往具有瞬时性和极强的破坏性,传统监测方法很难对滑坡碎屑流的运动过程进行观察和研究,故根据滑坡碎屑流的堆积形态研究滑坡碎屑流灾害演变规律,为滑坡碎屑流的灾害防护提供理论支持。通过运用离散元的方法,定量地研究场地偏转α和分形维数D对滑坡碎屑流运动堆积特性及滑坡碎屑流堆积体颗粒反序结构特征的影响规律。研究结果表明:滑坡碎屑流颗粒的堆积宽度、冲程和堆积面积随着分形维数的增大而减少,分形维数对堆积体的堆积形态影响较小,颗粒反序结构特征的显著性随着分形维数的增大而减弱;滑坡碎屑流颗粒的堆积宽度、冲程和堆积面积随着偏转角增大而增大,并且冲程与场地偏转角关系模型为二次抛物线模型,堆积体最大厚度随着场地偏转角度的增大而逐渐减小,颗粒反序结构特征的显著性随分形维数的增大而减弱;根据滑坡碎屑流颗粒间的接触特性验证了颗粒间的剪切作用是影响颗粒反序结构的主要因素。 展开更多
关键词 滑坡碎屑流 堆积特性 颗粒反序 离散元 非球形颗粒
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燃煤机组耦合生物质直燃发电研究进展:非球形生物质大颗粒气固两相动力学模型 被引量:3
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作者 汪靖良 方庆艳 +5 位作者 YIN Chungen 马仑 马启磊 乔瑜 张成 陈刚 《洁净煤技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第9期14-23,共10页
在双碳目标背景下,燃煤机组耦合生物质直燃发电是充分利用近零碳排放的生物质能源资源的可行和现实途径之一。目前,国内燃煤机组耦合生物质直燃发电的示范工程较少、技术成熟度还有待提升,存在燃料破碎和输运、燃烧组织、锅炉受热面腐... 在双碳目标背景下,燃煤机组耦合生物质直燃发电是充分利用近零碳排放的生物质能源资源的可行和现实途径之一。目前,国内燃煤机组耦合生物质直燃发电的示范工程较少、技术成熟度还有待提升,存在燃料破碎和输运、燃烧组织、锅炉受热面腐蚀等问题。计算流体力学为能源与动力装置优化设计与运行提供了一种有效的研究方法。重点综述了生物质颗粒气固两相动力学模型的研究现状,总结了其存在的问题,并提出了研究建议。生物质颗粒较大,且呈不规则的非球形;在国内目前缺乏成熟技术方案和相关经验的情况下,准确模拟不规则、非球形生物质大颗粒的运动轨迹是准确模拟其燃烧过程的基础和关键,也是该领域的难点。但在稀相流条件下,目前还缺乏非球形生物质大颗粒气固两相动力学通用模型。建议加强生物质颗粒高效燃烧气固两相动力学模型的基础理论研究,通过颗粒分辨的直接数值模拟获得各种典型的非球形颗粒的曳力升力系数和力矩系数的新关联式,耦合非球形颗粒平移及旋转运动,构建适用于非球形生物质大颗粒的通用气固两相动力学模型,进一步开展试验验证后应用于工业界的多相流模拟中,为揭示生物质与煤粉直燃耦合过程中的颗粒输运和热转化特性提供支撑。 展开更多
关键词 燃煤机组 生物质直燃耦合 非球形颗粒 气固两相动力学模型
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各向异性砂土渗流潜蚀流体动力学-离散元流固耦合分析
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作者 周闯 钱建固 尹振宇 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期302-312,共11页
针对具有初始各向异性的间断级配砂土细粒潜蚀问题,引入可以考虑颗粒投影面积影响的Ganser拖曳力计算模型,实现非球形颗粒的计算流体动力学(computational fluid dynamics,简称CFD)和离散元(discrete element method,简称DEM)的双相耦... 针对具有初始各向异性的间断级配砂土细粒潜蚀问题,引入可以考虑颗粒投影面积影响的Ganser拖曳力计算模型,实现非球形颗粒的计算流体动力学(computational fluid dynamics,简称CFD)和离散元(discrete element method,简称DEM)的双相耦合。通过与单颗粒下沉试验的对比,验证了该数值方法在解决异形颗粒与流体相互作用时的适用性。在此基础上,生成具有不同沉积方向和不同细粒含量的初始各向异性试样,模拟向上渗流潜蚀试验,并在试验中监测细粒流失量、强弱力链组成以及颗粒组构变化等宏微观特性,研究不同充填状态下(欠填充和过填充)不同组构各向异性土体渗流潜蚀特征。之后,对受潜蚀前后的试样进行了排水三轴试验,探究渗流对土体强度弱化的影响。结果表明,过填充试样质量损失随着颗粒沉积角度的增大而增大,而欠填充试样质量损失随沉积角度先增大后减小;欠填充试样细粒损失主要来源于低连通性细颗粒,而对于过填充试样,潜蚀则会导致低连通性和高连通性细颗粒数量同时减小。此外,三轴试验表明,潜蚀致土体峰值强度发生显著弱化,且峰值强度随沉积角度的变化也会受到土体充填状态的影响。 展开更多
关键词 CFD-DEM 渗流潜蚀 异形颗粒 拖曳力模型 各向异性 微观组构
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非球形颗粒碰撞壁面反弹特性的试验及模型
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作者 岑周涛 王景玉 +2 位作者 赵东强 李敏 吴玉新 《洁净煤技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期171-179,共9页
气固分离过程中,颗粒碰撞壁面的反弹行为对颗粒运动及装置的分离效率将产生重要影响。已有研究多针对球形颗粒的碰撞行为,然而实际工业过程中,煤粉、生物质、矿石等颗粒均为非球形颗粒,该类颗粒与壁面碰撞后的反弹行为与球形颗粒存在显... 气固分离过程中,颗粒碰撞壁面的反弹行为对颗粒运动及装置的分离效率将产生重要影响。已有研究多针对球形颗粒的碰撞行为,然而实际工业过程中,煤粉、生物质、矿石等颗粒均为非球形颗粒,该类颗粒与壁面碰撞后的反弹行为与球形颗粒存在显著差异。为深入掌握非球形颗粒碰撞壁面的反弹行为,搭建了颗粒壁面碰撞试验装置,采用高速摄像及图像处理方法获得典型非球形颗粒碰撞壁面的基础数据,分析颗粒材质、球形度、壁面粗糙度、撞击角度、撞击速度等关键参数对颗粒-壁面反弹行为的影响。基于颗粒壁面碰撞四参数模型和神经网络模型分别预测了非球形颗粒与壁面的反弹行为的统计和随机分布特性。结果表明各类非球形颗粒与粗糙壁面碰撞的反弹行为存在一致性,说明球形度低于一定数值后,将成为颗粒壁面碰撞反弹行为的主导因素。四参数模型能很好地预测碰撞结果及随机分布特征,而基于试验数据训练的神经网络模型可达到更好的预测效果。 展开更多
关键词 气固分离 非球形颗粒 颗粒-壁面碰撞 反弹模型 碰撞随机分布
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