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

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

2、直振動的顆粒分離現(xiàn)象，但無法解釋水平振動的顆粒分離現(xiàn)象。本文在Edwards，M．Tarzia模型的基礎(chǔ)上構(gòu)建了一個更為普適的含廣義勢的顆粒振動分離模型，不僅能將E-M模型包含在內(nèi)，解釋垂直振動的顆粒分離現(xiàn)象，也成功地解釋了水平振動顆粒分離現(xiàn)象。本模型還可以進(jìn)一步推廣來解釋含其他勢的顆粒振動分離現(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體系，結(jié)果表明在振動的過程中，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

3、。隨著振動的持續(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)所受到外界的振動力和其所處的某一勢場(力場)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)建立了一個含廣義勢的顆粒振動模型，比E-M模型更具普適性。(2)首次計(jì)算了水平振動狀態(tài)下的顆粒分布趨勢，在一定程度上解釋了水平振動體系的顆粒分離現(xiàn)象。