振动条件下颗粒的分离现象
用粒子分离、排列和运动来描述固体。
固体物质的定义是其紧凑和固定的颗粒排列。
这种特征赋予固体独特的形状和体积，以及它们在正常条件下维持固定结构的能力。
固体中的颗粒被紧密地包裹在一起，并被坚固的结合在一起，这使得物质具有刚性。
这些结合物通常为离子、共价或金属，视具体物质而定。
固体中粒子的近距离意味着它们绕行的自由度较低，与液体和气体中的粒子不同。
将固体中的颗粒排列成可视化的一种方法是考虑一个晶格丝状结构。
在晶体中，粒子被排列成一个向各个方向延伸的重复图案。
这种高度有序的安排赋予晶体独特的几何形状和特性。
金刚石晶片中碳原子的排列产生了宝石的特征硬度和光辉度。
一个说明固体中粒子排列概念的有趣例子是雪花的形成。
雪花的复杂和对称的形态是固体状态下水分子的独特排列的结果。
随着水蒸汽在大气中冷却和凝固，分子会自行排列成六边形晶体结构，从而产生雪花的多种形状和设计。
除了固定的安排外，固体中的颗粒也显示出振动运动。
虽然它们可能没有从一个地方迁移到另一个地方的自由，但由于热能，固体中的颗粒就位振动。
这种振动运动随着温度的升高而增加，导致固体略有膨胀。
反之，在较低的温度下，振动运动会减少，导致固体收缩。
固体中的粒子行为进一步受到外部力量和条件的影响。
当一种力被应用到固体上时，粒子可以被推或拉到一个新的位置，从而导致变形。
然而，当力被移除后，粒子会恢复到原来的安排，表明固体保持其形状的能力。
某些固体显示出多态性现象，它们可以在多个晶体结构中存在。
碳可以同时作为金刚石和石墨存在，每种形式都有独特的颗粒安排。
这种固体以不同结构形式存在的能力有助于其特性和应用的多样性。
固体中的粒子的排列和运动在确定物质的特性和行为方面起着关键作用。
从紧凑的和有序的粒子排列到它们的振动运动和承受外部力量的能力，固体中的粒子的行为是令人着迷的，对于我们了解物质世界至关重要。
颗粒分析实验报告
颗粒分析实验报告前言颗粒分析是一项重要的实验技术，广泛应用于材料科学、化学、生物学、环境科学等领域。
本文将介绍一项针对微米级颗粒样品的颗粒分析实验，包括实验方法、数据处理和结果分析等。
通过本实验，我们得以了解样品中颗粒大小、分布情况等参数，为后续研究提供了重要的基础数据。
实验方法本实验选用了激光粒度分析仪对样品进行测试。
具体的实验操作如下：首先，我们准备测试样品。
本实验使用的是一种基于聚合物的微米级颗粒样品，样品需要经过均质处理并分散于水中，使其保持均匀分布。
其次，我们将样品注入至激光粒度分析仪的测试池中，进行测试。
在测试的过程中，仪器会通过激光束照射样品，然后通过探测器捕捉样品反射或散射的光线，从而得到颗粒的散射光模式。
通过基于光学理论的算法，我们可以计算出颗粒的粒径分布、平均粒径等参数。
同时，该仪器还可用于检测颗粒的耗散能力、稳定性等特性。
最后，我们通过数据处理软件对实验结果进行分析和展示。
根据具体实验参数和测试结果，我们可以生成颗粒粒径分布直方图、累积粒径分布图等数据图表，以更好地了解样品的物理和化学性质。
数据处理和结果分析通过激光粒度分析仪，我们获取了样品的粒径分布情况。
根据实验结果，我们得到样品的平均粒径为2.5μm，颗粒所占体积分数约为30%，颗粒浓度为0.05mg/mL左右。
同时，我们也绘制了颗粒粒径分布图和累积粒径分布图，如下图所示：（图片在此不可展示）从图中可以看出，样品颗粒的大小在0.5μm至4μm之间，分布范围较为均匀。
同时，我们还可以得到颗粒分布的三个重要参数，即模数D50、分散度D43和峰高度Hmax。
其中，D50表示颗粒直径中位数，D43表示颗粒平均粒径，Hmax代表颗粒分布的峰值大小。
总结通过这次颗粒分析实验，我们深入了解了颗粒分析技术和实验方法。
通过数据处理和结果分析，我们更好地理解了颗粒分布和特征参数的含义，并为后续材料性质研究提供了基础数据。
同时，我们也发现颗粒分析技术在材料科学、生物学和化学等领域有着广泛的应用和重要的意义，对于研究微米级颗粒的物理和化学性质有着重要的支持作用。
基于EDEM的固体粉末物料振动下料过程分析
基于EDEM的固体粉末物料振动下料过程分析武永桥;管声启;柴彩彩【摘要】为了研究固体粉末物料的振动下料质量流量,采用EDEM对在不同振动频率下的下料过程进行仿真.并提取物料下料质量流量数据以及在振动条件下的下料口速度数据.实验结果表明,振动有益于物料下料过程,并且随着振动频率的增大物料下料质量流量增大,但物料的下料稳定性也变差,故过大的振动频率反而无益.%In order to study the mass flow rate of solid powder material,EDEM is used to simulate the process of the material on different vibration frequencies and to extract mass flow data and feeding speed data in vibration condition.The experimental results show that the vibration is beneficial to the material feeding process,and with increasing vibration frequency the material mass flow grows.But there appears low stability,and the high frequency is useless.【期刊名称】《西安工程大学学报》【年(卷),期】2017(031)002【总页数】6页(P278-282,288)【关键词】固体粉末;质量流量;料仓;EDEM软件【作者】武永桥;管声启;柴彩彩【作者单位】西安工程大学机电工程学院,陕西西安710048;西安工程大学机电工程学院,陕西西安710048;西安工程大学机电工程学院,陕西西安710048【正文语种】中文【中图分类】TH-39众多工农业生产领域,如水泥、煤炭、食品、冶金、环保等,经常会遇到粉体颗粒流动问题．目前对于粉体颗粒流动有连续介质流动模型和离散介质流动模型2种,而且对于粉体颗粒的流动分析只是局限于理论推导和实际经验,并没有直观地体现出具体问题的原因．这些问题一直是粉体颗粒领域的研究热点．EDEM[2]是一款专门为固体物料仿真设计的软件,可以有效、准确地模拟各种固体物料的运动情况．采用EDEM软件对固体粉末物料下料过程进行仿真模拟[3],探究在振动条件下物料的流动变化以及其变化规律．苏联的Takhtamishev、Kim与法国的Suqita等研究者指出,料仓内流动大致可以分为动力型和非动力型(也称为整体流动与管状流动)2种流动形式．后来,美国的Jenike等将料仓内的流动类型区分为整体流、漏斗流、管状流和扩散流4种[4]．这些理论奠定了料仓流型的研究基础,并最终发展成2类典型的流动形态:中心流模式和整体流[5]模式,如图1所示．中心流也称为漏斗流,整体流也称为全仓流．中心流模式在物料的出口处会形成下料死区,随着物料的流动这种下料死区会向上增加,在中心部分形成锥形的下料通道．这种下料模式不稳定,当下料死区崩塌时,下料流量的测量就会不准确．而且下料死区容易结块,导致物料变质．整体流符合物料先进先出的流动规律．这种流动方式的物料流动贴着料仓壁,流动速度稳定,出料流量均匀,是工业最常见的流动形式．对物料下料的影响因素众多,但是总结主要的因素是料仓开口的大小、粉体物料的大小、形状、密度、孔隙率等．所以综合考虑影响物料下料流动形式的因素才是解决问题的关键．最常见的工业用下料仓为锥形仓[6],如图2所示,这种形状的料仓的下料口的大小与料仓的半顶角有关．文献[7]通过实验总结,拟合出粉体料仓下料公式(1)．给出了粉体料在自然重力的影响下,其下料的质量流率与料仓的开口直径和粉体料的密度的关系．其中：W为下料质量流率;C1为经验常数;D0为出料口直径,mm;dp为颗粒直径，mm;k为常数，与物料的形状有关,对于球形物料一般取1.6．其中:θ为锥形料仓的半顶角;φs一般为常数,取45°．如果tanθtanφs<1,则F(θφs)=tanθtanφs,否则取1.2.1 模型建立通过SolidWorks建立料仓的三维模型如图3所示,并将所建三维模型导入EDEM 中,在EDEM中,对于材料属性的参数标定有3个因素[8]:泊松比、密度、剪切模量．料仓材料为钢,半顶角30°,泊松比0.3,密度7 800kg/m2,剪切模量为7×1010Pa,出口尺寸为30mm．物料的模型直接在EDEM中生成,将物料的模型简化成陶瓷球形,根据文献[9]的研究中所确定的要使物料下料顺畅,物料的直径φ与出料口直径D0之间需满足D0>4φ,物料的直径选择为5mm,物料的模型如图4所示．物料的泊松比、密度、剪切模量分别取为:0.5，2 500 kg/m3,1×1018Pa．物料与物料、物料与料仓之间的相互作用如表1所示.2.2 仿真设定下料颗粒数为30 000颗,给料仓施加3种振动频率[10]分别为0 Hz,50 Hz,100 Hz,研究物料在这3种振动频率下的质量流率,Rayleigh时间步长为4.1×10-5 s,最小的网格尺寸为φ=5 mm．在3种振动频率下的物料下料过程如图5所示．在0 Hz，50 Hz，100 Hz振动频率下料仓完成振动下料所用的时间分别是16 s,18 s,20.5 s,仿真结束,绘制下料质量流率图,如图6～8．根据3种振动频率下的仿真曲线图可以看出,在0 Hz振动频率下下料质量流率[11]在同一个水平方向,50 Hz和100 Hz振动频率下下料质量流率随着时间呈现下降趋势．通过设置每0.01 s采集数据一次．为了观察在不同振动频率情况下下料质量流率以及质量流率的稳定性,将3种振动频率下的质量流率数据导出,分别求出3组数据的平均值以及方差值[12],如表2所示.根据式(1)和(2)可知料盒衬里的半顶角为30°,则tanθtanφs<1,故．所以式(1)化简为将料盒与仿真物料的特性代入可以算出W=0.19 g/s,这与在0 Hz振动频率下的物料下料质量流量接近,也证实了研究的正确性．在50 Hz和100 Hz振动频率下物料的质量流量与经验常量C1有关．由表2可以看出,随着振动频率的增加，下料质量流率的平均值也随之增加,说明在料仓添加振动之后物料的下料量增加,然而下料的稳定性变差,使得获取定量物料变得困难,更不方便于流量的检测．由此可以推测，如果加大下料仓的振动频率,下料的速率波动更加严重，甚至会造成下料口的堵塞,造成下料暂时断流．因此在下料过程中不能认为添加振动条件就有利于下料,要应该根据工业应用的具体实际情况而定[13]．在相同的条件下,3种不同的振动频率的下料质量流率最大值也在增大,在0 Hz振动频率下最大，下料流率出现在多个时间点,质量流率最大值为0.275 g/s,而且整个过程比较规律．在50 Hz和100 Hz振动频率下,最大质量流率分别出现在1 s和2.1 s的值为0.35 g/s和0.38 g/s．提取在不同振动频率下物料的速度,如图9～11所示．由图9～11可以看出随着频率的增大,物料所获得速度越大,则在振动条件下料仓相对于不振动的料仓中的颗粒物料所获得的能量大[14],减少了物料滞留于料仓的机会,有益于物料下料．然而在后期由于物料减少,竖直方向的压力减少,振动会使得物料在水平方向反复碰撞,在出口处造成下料障碍,所以图7～8在后期下料流量减少,下料时间增加．(1) EDEM可以很好地从仿真角度解释工业料仓下料过程中存在的下料不畅、堵塞的问题．(2) 物料的质量流量不同是因为在不同的振动频中振动条件下料盒中物料获得了不同的动能,随着振动频率的增大,物料的动能也增大,单位时间内的下料量也增大．(3) 实际工程中振动料仓普遍存在,在遇到下料不畅或者堵塞问题时,经常采用加大振动的方法,但振动频率越大,物料的波动性就增大,有时这种做法不但不能解决问题,反而会使得堵塞部分在振动下更加固结．这也印证了文献[15]在《粉体料仓下料不畅的原因及解决方法》一文中的观点．WU Yongqiao,GUAN Shengqi,CHAI Caicai.Analysis of vibration feeding process of solid powder material based on EDEM[J].Journal of Xi′an Polytechnic University,2017，31(2)：278-281.【相关文献】[1] 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振实密度和压实密度之间关系(一)
振实密度和压实密度之间关系(一)
振实密度与压实密度的关系
1. 什么是振实密度和压实密度？
•振实密度是指在振动条件下，土壤颗粒之间的接触状态和排列情况，通常用于表征土壤的压实性能。
•压实密度是指土壤在经过某种压实作用后的密实度，反映了土壤颗粒的紧密程度。
2. 振实密度和压实密度的关系
•振实密度和压实密度之间存在一定的关系，可以通过下面的公式表示：振实密度 = 压实密度 * （1 + 含水量）
•含水量是指土壤中包含的水分含量，在土壤中起到润湿、润滑颗粒的作用，会影响土壤的密实程度。
3. 解释说明
•在实际工程中，通过振动和压实等作用可以改变土壤颗粒的排列和接触状态，使其达到一定的密实程度，以满足工程建设的需要。
•振实密度和压实密度两者之间的关系可以通过添加含水量这一因素来描述，因为含水量会影响土壤颗粒之间的接触情况。
•振实密度的计算结果可以用于评价土壤的压实性能和工程可行性，而压实密度则可以用于判断土壤的紧密程度和稳定性。
4. 结论
•振实密度和压实密度之间存在较为直接的关系，可以通过添加含水量这一因素来计算振实密度。
•振实密度和压实密度是土壤工程中重要的指标，对于土壤的压实性能和工程设计具有重要的意义。
振动弧形筛工作原理
振动弧形筛工作原理
振动弧形筛是一种常用的筛分设备，其工作原理如下：
1. 振动源：振动弧形筛通过装置在筛体上部的振动电机或者振动器产生振动力，使得筛体产生高频瞬时振动。
2. 筛体：振动筛的筛体采用弧形结构，一般由筛框和筛网组成。
筛框通常由金属材料制成，筛网则由不同规格的细密筛孔组成，用于筛分物料。
3. 物料进料：物料通过进料口进入筛体内部。
由于筛体的振动，物料在筛体内部会产生强烈的受力和相互碰撞，从而导致物料的分层现象。
4. 筛分过程：振动筛的筛网细密程度决定了筛分粒度的大小。
物料在筛网上的较大粒径被阻挡住，无法通过筛孔，而较小粒径的物料则能够穿过筛孔，从而实现物料的筛分。
5. 分离物料：筛分过程中，较小粒径的物料通过筛网落入下方的出料口，形成筛分物料，而较大粒径的物料则被挡在上方，形成过筛物料。
6. 振动弧形筛的振动力可以调节，从而使筛分过程更加高效、精确。
此外，振动筛还可以通过更换不同规格的筛网，实现对不同粒径物料的筛分。
以上就是振动弧形筛的工作原理，它通过振动力的作用，使物料在筛体内部发生分层现象，从而实现物料的筛分。
流体的颗粒运动和颗粒流动
流体的颗粒运动和颗粒流动流体的颗粒运动和颗粒流动是流体力学中的重要概念。
它们描述了在流体中颗粒的移动方式和流动行为。
加深对流体的颗粒运动和颗粒流动的理解，对于各个领域的工程和科学研究都具有重要意义。
一、颗粒运动流体的颗粒运动是指在流体中个体颗粒沿着预定轨迹运动的过程。
颗粒运动的特征对于研究流体的性质和行为具有重要影响。
在实际运动过程中，颗粒主要受到流场中的力的作用，如浮力、重力、摩擦力等。
根据颗粒大小和浓度的不同，流体的颗粒运动分为单颗粒运动和多颗粒运动。
单颗粒运动是指一个颗粒在流体中的运动情况。
在单颗粒运动中，颗粒受到流场的作用力，其移动过程可以用牛顿第二定律描述。
此外，流体的物理性质如粘度、密度等也会对颗粒的运动产生影响。
多颗粒运动是指多个颗粒在流体中的相互作用和运动。
在多颗粒运动中，颗粒之间存在相互干扰和相互作用，这些因素会使颗粒的运动变得更加复杂。
二、颗粒流动颗粒流动是指颗粒在流体中按照一定规律的方式流动的现象。
颗粒流动通常在一定空间范围内进行，其速度和方向可能会随时间和空间的变化而变化。
在颗粒流动中，颗粒之间的相互作用和碰撞等因素起着至关重要的作用。
颗粒流动可以分为两种类型：层流和湍流。
层流是指颗粒按照有序且平行的方式流动，颗粒之间的相互作用影响较小。
湍流是指颗粒间流动速度剧烈变化的一种现象，颗粒之间的相互作用十分复杂。
在实际的流体系统中，层流和湍流常常同时存在，并且相互转变。
颗粒流动的性质和行为会受到多种因素的影响，如流体的粘度、流速、颗粒的浓度和大小等。
为了更好地描述和研究颗粒流动，科学家们提出了不同的模型和理论。
其中最著名的是斯托克斯流和牛顿流体模型，它们对于描述颗粒流动的行为具有重要意义。
在工程和科学的研究中，颗粒运动和颗粒流动的研究可以应用于各种领域，如颗粒分离、颗粒传输、颗粒混合等。
例如，在化工领域中，颗粒流动的研究可以帮助优化粉状物料的输送和搅拌过程，提高生产效率。
在生物医学领域中，对血液中红细胞的颗粒运动和流动的研究，有助于理解血液的循环和输送机制。
会跳舞的沙子科学原理
会跳舞的沙子科学原理
沙子跳舞的科学原理主要涉及两个方面：沙子的特性和物理振动原理。
首先，沙子的特性对于它能否跳舞起到了关键作用。
沙子具有流动性和干湿度的影响，这使得沙子能够在特定条件下形成一种可振动的状态。
其次，物理振动原理也起到了重要作用。
当在沙子表面施加震动或振动时，沙子颗粒之间会发生相互碰撞，并形成一定的堆积结构。
当振动的频率和振幅达到一定阈值时，沙子颗粒之间形成的堆积结构会出现共振现象，即颗粒会开始有规律地跳跃起来。
简单来说，沙子跳舞的原理是通过施加适当的振动使沙子颗粒共振，并在频率和振幅的作用下形成规律的跳跃动作。
这种振动使沙子颗粒之间的摩擦力得到克服，使其能够相对自由地起跳。
需要注意的是，沙子跳舞的效果受到多种因素的影响，包括沙子颗粒的大小、湿度、环境温度和振动条件等。
不同的条件下，沙子跳舞的现象可能会有所不同。
这也是为什么有时候我们无法很容易地观察到沙子跳舞的原因之一。
筛分效率的概念
筛分效率的概念筛分效率是指在物料筛分过程中，所能够达到的理想筛分效果与实际筛分效果之间的比较。
筛分效率通常用于评估筛分设备在不同条件下对物料进行筛分的能力，是衡量筛分设备性能优劣的重要指标之一。
筛分效率的概念是基于对筛分过程中各种因素的分析而得出的。
物料的性质、筛网的材质和孔径、筛分设备的振动频率和振幅等因素都会对筛分效率产生影响。
在筛分过程中，物料会根据其颗粒大小和形状在筛网上进行分离，而筛分效率则是指筛分设备能够将理想状态下的分离效果实现的程度。
首先，物料的性质对筛分效率有着重要的影响。
不同的物料具有不同的颗粒大小、密度、形状等特性，这些特性会影响物料在筛分过程中的运动行为和分离效果。
例如，颗粒大小较小且形状规整的物料更容易通过筛网进行分离，而颗粒大小较大或形状不规则的物料则需要更大的筛分能力才能够达到理想的筛分效果。
因此，在评估筛分设备的效率时需要考虑到物料的性质对筛分效果的影响。
其次，筛网的材质和孔径也是影响筛分效率的重要因素。
筛网的材质决定了其强度和耐磨性，而孔径则决定了筛网对不同颗粒大小的物料进行分离的能力。
通常情况下，筛网的孔径越小，则能够分离的颗粒大小范围越小，同时也需要更多的时间和能量才能够完成分离过程。
因此，选择合适的筛网材质和孔径以及合理的筛分条件是提高筛分效率的关键。
此外，振动设备的振动频率和振幅也会对筛分效率产生影响。
适当的振动频率和振幅可以帮助物料在筛网上形成有效的分离层，从而提高筛分效率。
过高或过低的振动频率和振幅都会导致筛分效果不佳，甚至出现堵筛等问题，从而降低筛分效率。
因此，良好的振动设备设计和合理的振动参数选择对于提高筛分效率至关重要。
综上所述，筛分效率是一个综合考量物料性质、筛网性能和振动设备参数等多种因素的综合体现。
高筛分效率既可以提高生产效率，又可以降低物料浪费，因此在实际生产中具有重要意义。
为提高筛分效率，可以从选用合适的筛分设备、优化筛分工艺和提高操作技能等方面入手，从而有效提高筛分效率。
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果 效 应 （ ｒｚ ｕ ｆ ｃ） Ｂ ａｉｎ ｔ ｆ ｔ ．关 于这 种 古 老效 应 的 动 ｌ ｅｅ
力 学 机 制 至 今 仍 众 说 纷 纭 ．１ ９ ９ ８年 Ｓ ｉｂｏ ｈｎ ｒｔ和
和 密 度 比还 是 决 定 巴 西 坚 果 效 应 与 反 巴 西 坚 果 效 应 转 化 的 重 要 因素 ．此 外 ， 部 振 动 条 件 也 是 外
１ 振 动分 离 现 象
１ １ 竖 直 振 动 下 的 分 离 ．
１ １ １ 两种 混合 颗粒 的分 离 ． ．
实 验发 现 巴西坚 果效应 与反 巴西 坚果 效应 之 问 的转 化 现象 ， ｏ ｇ 提 出凝 聚 作用 和 颗 粒温 度 的概 Ｈ ｎ
念 试 图解 释 这种 现象 ．他认 为 ， 外 部振 动 下 ， 有 在 所
图 １
即
收 稿 日期 ：０ ７ ３－６； 回 日期 ：０ ７ １—６ ２０￣３２ 修 ２ ０ —０ ２
基 金 项 目 ： 际 合 作 资 助 项 目（ ０ ７ ４ ０ １ ）； 州省 省长 基 金 资 助 项 目（ ０ ６ １ ） 贵 州 省 委 组 织 部 高 层 次 人 才 特 助 项 目（ ０ ６ ０ ） 贵 州 国 ２０ － ０ １２ 贵 ２ ０ —５ ； ２ ００ ８ ；
应 ．③ 当 １ ＜Ｆ ＜３ ５时 ， 时 间 内形 成 大 量 空 隙 ， ． 短
小 颗粒将 “自由下 落”， 终小 颗 粒 在大 颗 粒 下 方 出 最
现 巴西坚 果效 应 ．④ 当 ３ ５＜Ｆ 时 ， 颗粒 能 通 过 ． 小 大 颗粒 的缝 隙 ， 向上运 动 ， 成 反 巴西 坚 果效 应 ．实 形 验 结果用 图 ３表 出．可见 两种 分 布 的转 化 与振 动 加 速 度 和频率 密切 相关 ．
当颗 粒 系 统 的温 度 Ｔ＞Ｔ 时 ， 外 界 振 动 下所 有 颗 在
振 动频 率 ， ｇ为重 力 加速 度 ．保 持 适 当的 频率 ， 静 准
态地 增 加振 动加 速度 ， 的大小 来 考 察 外 部 振 动 条 件对 分 离 的 影 响．他 们 发 现 ： 低 振 幅 （ ＜０ ８ ① Ｆ ．） 时 ， 粒 系统是 静 止 的 ．② 当 ０ ８＜Ｆ ＜１时 ， 颗 颗 ． 大 粒开 始游 离初 始 的位 置 ．由此 出 现 了一 些 空 隙 ， 小 颗粒 将填 入这 些空 隙 向下运 动 ．当小 颗 粒再 次形 成 稳定 结构 时 ， 向下运 动结 束 ， 称之 为 阻碍 巴西坚 果效
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第 ６期
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汤
燕 ， ： 动 条 件下 颗粒 的 分速度 为 Ｆ ＝ ２ ｒ Ｚｇ 其 中 Ａ为 振 幅 ， Ａ（ ￣ ）／ ， ｆ 厂为
其 中 ｍ、 ｄ分别 为颗 粒 质量 和颗 粒 直 径 ， ｇ为重 力 加 速 度 ， 是填 充 高 度 ， 是 与 空 间 维 数 有 关 的 常 数．
图 ３ 振 动 加 速 度 和 频 率 对 空 间分 布 的影 响
阎学群 等用 相 同 直径 不 同密 度 的 一个 大球 ，
放 在振 动小 颗粒 系统 中 ， 变 小颗 粒 的尺 寸 以 及 振 改 动 条件 （ 频率 和振 幅 ） 观 察不 同条 件 下 大球 在 颗 粒 ，
比 、 度 比有 关．实 验 结果 如 图 ２所 示 ， 密 由图可 以看
在容 器底 部 ， 该颗 粒 是 较 大 的 颗 粒则 形 成 反 巴西 若 坚果 效应 ， 反之 形 成 巴西 坚 果 效 应． 由于 临 界 温 度 正 比于颗粒 的质量和 直径 ， 即正 比于密度 和 直径 ． 由此可研 究分 离现 象 与密度 比和直 径 比的关 系．以
Ｈ ｎ 的理论 为 基 础 ， ｏｇ 预测 两 种不 同材料 和直 径 的
成， 这样 大球 的表 面 粗糙 程 度 和表 面积 在 实验 过 程
中 均 无 改 变． 颗 粒 床 分 别 采 用 了 直 径 ｄ 为
０． ２ ｍ ｍ 、 １ ｍ 、 ２ １ ０． ７ ｍ ０． ０ ｍｍ 、 ２ ｍ 、 ０． ５ ｍ ０
．
７ ０ ｍｍ 的
玻璃 球 和 ０ １ ｍ、 ． ９ｍ 的钢 球 ， 了测 量 大球 ．９ ｍ ０ ２ ｍ 为
了这 两 种不 同 的 分 离 现 象 ．巴西 坚 果 效 应 和 反 巴西 坚 果效 应 的动 力 学 机 制 已 经成 为 物 理 学 中 非 常 热 门的研 究 课 题 ． 年 来 ， 量 的 实 验 与 理 论 对 近 大 该 效 应 进 行 了 研 究 ， 过 不 同 的 实 验 手 段 和 分 析 通 方 法 来 研 究 、 示 该 效 应 发 生 的 原 因 以 及 巴西 坚 揭
时 间
其中（） 专 ， ＝ Ｖ— Ｎ为总颗粒数． ｉ 』 ｍ、分别为第 ｖ
ｉ 颗 粒 的质量 和速度 ．Ｈ ｎ 个 ｏ ｇ计 算 出在 混 合 颗粒 系 统 中 ， 种 单 色 刚 性 小 球 都 存 在 一 临 界 颗 粒 温 度 每
［
，
（）直 径 １ ｍ 的 铜 球 在 直 径 ４ｍｍ 的 玻 璃 球 ｂ ０ｍ 上 方 ， 动 后 表 现 出反 巴西 坚 果 效 应 振
反 巴西 坚 果 效 应 的 实 验 研 究 及 理 论 解 释 做 了 分
析 和 概 括 ， 介 绍 近 来 发 现 的水 平 振 动 下 颗 粒 的 并 分离现象 。
果 效 应 与 反 巴 西 坚 果 效 应 转 化 的 条 件 ， 究 者 所 研
用 的实 验手 段 包 括 直 接 观 察 、 磁 共 振 成 像 、 子 核 分 动 力 学 、 特 卡 罗模 拟 等 ． 蒙
验 ．得 出 了 巴西坚 果效 应 与反 巴西坚 果效 应 ， 图 １ 如 所 示．Ｂ ｅ ｒｕ的实验结 果 表 明 ， ８ ％ 的组合 结 果 与 有 ２ Ｈｎ ｏ ｇ预测 相 符．通 过 实 验 发 现 颗 粒 的 分 离 与 直 径 １ １２ 单个 大颗 粒在 小颗 粒床 中的分 离实验 ．．
颗 粒组 成 的混合 颗粒 系统 经 振 动后 ， 种 颗粒 可 能 哪 上 升 哪种颗 粒 可 能 下 降．根 据 预 测 结 果 ， 可 能 上 将 升 的颗 粒放 置 在容 器 底 部 ．经 振 动 后 ， 底 部 的颗 若 粒 上升 则表 明 Ｈｏｇ的 理论 正 确 ， 两 种 颗 粒 的 相 ｎ 若
（ ａ 径 ８ｍｍ 的玻 璃 球 在 直 径 １ ｍ 的 聚 丙 ）直 ５ｍ 烯 球 上 方 ， 动 后 表 现 出 巴西 坚 果 效 应 振
颗 粒将不 断 运动 ， 用 气体 动力 学理 论 ， 运 动的 颗 应 将 粒 视为气 体分 子 ， 可定 义颗 粒温度
。ｃ
１ （ ｖ ∑等 ） ）
汤 燕 ， 胡 林 ， 吴 宇 ， 忠政 ， 张 曲东 升 ， 白光 富 ， 维 姝 孔
（ 州 省 光 电 子 技术 与应 用 重 点 实 验 室 及 贵 州 大 学 理 学 院 物 理 系 ， 州 贵 阳 ５ ０ ２ ） 贵 贵 ５ ０ ５
摘 要 ： 绍 并 分 析 比较 了竖 直 振 动 条 件 下 巴西 坚 果 效 应 与 反 巴西 坚 果 效 应 形 成 的机 制 和 转 化 条 件 ， 介 以及 水 平 振 动 下 颗 粒 的分离现象 ， 出一些意见和建议． 提 关 键 词 ： 粒 物 质 ； 离 ； 西 坚 果 效 应 颗 分 巴
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第２ ７卷第 ６期
２０ ０ ８年 ６月
大
学
物
理
Ｖｏ ． １２７ Ｎｏ． ６
Ｃ０ＬＬＥＧＥ ＰＨＹＳＩ ＣＳ
Ｊ ｎ ０ ８ ｕ ｅ２ ０
’’’ ’ ＿ ； ～一 一 …
振 动 条 件 下颗 粒 的分 离现 象
对 位置无 明显变 化则 表 明 Ｈ ｎ ｏ ｇ的理论 失 效．
Ｂ ｅ 在 振 动 台 上 放 置 一 直 径 ９ ｍ， ｒｕ ４ ｍ 高 ２ ０ｍ 的塑 胶 玻 璃 圆筒 ， 动 频 率 从 ０到 １０ Ｈｚ ０ ｍ 振 ０ 可 调．采用 玻璃 、 、 、 、 丙烯 、 亚安 酯 、 成 铝 铜 钢 聚 聚 合 树 脂 、 等 ８种材 料 制 成 的不 同直 径 的小球 进 行 实 木
中 图分 类 号 ： ６ ｏ４ ９ 文献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ００ １ （ ０ ８ ０ －０ ２０ １ ０ －７ ２ ２ ０ ） ６ ０ ４ －６ ｔ
如果 把 两 种 颗 粒 混 合 置 于 容 器 中 ， 予 外 力 施
目前 ， 究 者 对 分 离 的产 生 提 出 了不 同 的 物 研
形 成 分 离 和分 离 现 象 转 化 的重 要 因 素 之一 ．本 文 就 近 年 来 对 竖 直 振 动 下 出现 的 巴西 坚 果 效 应 与
Ｍｕ ｚ … 发 现 了与之 相 反 的反 巴西 坚 果 效 应 ， 体 ｚｉ ｏ 即 积 大 的颗 粒下 沉 而 体 积 小 的 颗 粒 上 升 ．图 １显 示
省 研 究 生 创 新 基 金 资 助 项 目（ 省研 工 ２０ ０ ０ ； 州 省 科 技 厅 基 金 资 助 项 目（ ０ ７０ ３ ０６ １ ） 贵 ２０ ２ ０ ） 作 者 简 介 ： 燕 （ ９ ９ ） 女 ， 州 平 坝 县 人 ， 州 大 学理 学 院助 教 ， 州 大 学 理 论 物 理 硕 士 研究 生 ， 究 方 向 为颗 粒 物 质 ． 汤 １７ 一 ， 贵 贵 贵 研
到 大小球 密 度 比 ｐ／ 于 １时 ， 现 为反 巴西坚 果 ｐ大 表
效应 ； 而当大 小球 密度 比 Ｐ／ 于 ０ ２时表 现为 典 ｌ 小 ｐ ． 型 的 巴西坚 果效应 ； 当密度 比 Ｐ／ 于 ０ ２到 １时 ｐ 介 ． 随 大小球 直径 比 ｄ ｄ 减小 逐 渐 从 反 巴西 坚 果 效 应 ／