顆粒物質(zhì)的振動分離結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性.pdf

1、顆粒物質(zhì)是指尺寸在幾十微米以上的固體顆粒構(gòu)成的離散體系。它廣泛存在于自然界中，如：沙粒、礦石、谷物、食鹽等，是最為人們所熟悉的物質(zhì)類型之一。顆粒物質(zhì)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、建筑業(yè)等方面具有廣泛的應(yīng)用并起著重要作用，同時顆粒物質(zhì)體系具有復(fù)雜的特性和奇特的行為，容器中的顆粒物質(zhì)在振動作用下會發(fā)生分離、對流并形成斑圖；顆粒物質(zhì)在管槽中運動時會發(fā)生成拱、阻塞或出現(xiàn)斷流。近年來，隨著人們對顆粒物質(zhì)研究的不斷深入，在顆粒物質(zhì)的靜態(tài)行為、振動行為、流動行為以及

2、外電場中顆粒之間相互作用等方面進行了實驗研究、理論分析和數(shù)值模擬等并取得了一些有意義的成果。
　　兩種混合顆粒物質(zhì)在豎直振動的容器中會發(fā)生分層現(xiàn)象，根據(jù)現(xiàn)象的不同大致分為‘巴西果’分離、反‘巴西果’分離、‘三明治’分離、水平‘巴西果’分離等。有時分離結(jié)構(gòu)是不穩(wěn)定的，如先發(fā)生‘巴西果’分離后，再逐漸增大約化振動加速度，交界面就開始扭曲，可形成‘三明治’分離結(jié)構(gòu)。顆粒物質(zhì)振動分離結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定性的理論基礎(chǔ)是瑞利-泰勒不穩(wěn)定性原理，在重力場

3、中，當(dāng)密度較大的液體壓在密度較小的液體上面時，它們邊界上一旦有小的擾動就會發(fā)展成為不穩(wěn)定的流動，由于重者在上、輕者在下的系統(tǒng)勢能較大，它們需要互換位置才能趨于穩(wěn)定，這是由重力推動的，所以又稱重力不穩(wěn)定性。由此引伸，在加速度場中同樣適用。
　　實驗中確定影響顆粒物質(zhì)振動分離結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定性的因素，如約化振動加速度、振動頻率、顆粒床的高度、試管口徑的尺寸、顆粒物質(zhì)的體積比等。實驗中還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)振動分離結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定時所對應(yīng)的約化振動加速度值恰在