颗粒流的离散元法模拟及其进展

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1、综述颗粒流的离散元法模拟及其进展杨洋!唐寿高!同济大学航空航天与力学学院#上海"(((H""摘要!颗粒流问题是众多工农业生产领域中的常见问题!然而人滑坡等都属于颗粒流&颗粒的间隙充满气体或液体们至今对颗粒流机理认识不深"目前一种基于离散元的数值模拟方物质#故严格说来#颗粒流应为多相流&但是#当粒法被用以模拟和分析颗粒流问题!研究实践表明该方法是散体力学子是密堆积或比间隙流体稠密得多#则间隙流体效分析的一种有效的工具"本文介绍了颗粒流研究的背景以及离散元应可忽略&通常的颗粒材料流即指这种狭义上说的法的发展过程!概述了颗粒流动力学研究的动理论模型和摩擦塑性模型!综

2、述了离散元法的理论和各种颗粒作用模型及其在粉体工程颗粒流动&领域的应用!讨论了颗粒流研究的主要困难和离散元法发展中亟待在众多工农业生产领域#如制药’陶瓷’水泥’解决的问题"煤炭’冶金’食品’能源’化工#经常遇到颗粒流问关键词!颗粒流#数值模拟#离散元法题&由于人们至今对颗粒流机理认识不深#据估计#中图分类号!!"#"!$$$$$$$$$$$$$$$$$文献标识码!%$$$$$$$$$$$$$$在相关工业部门#单由输送颗粒材料遭遇的问题所文章编号!&’()!**+)!"((,"(*!((-)!(,带来的工业设备利用能力的浪费就高达+(#远远达不到优化设计和节能的

3、要求&!"#$%&’&()*&+&,’-.&’/01-2"+3*4’"0,-早在&)(年#I3e43ON在达芬奇研究的基础05-6%4,3*4%(7*08(9,1(:’#(;1<9,=&#(上提出了固体间的古典摩擦定律#指出固体间摩擦力正比于其间的正压力#并且固体间的静摩擦系数!"#$!%&’#(")$*+,-.’%,大于滑动摩擦系数&而最早揭示颗粒摩擦应力本构/0123345365%7839:;175<=>?=778?=>5;=@5%::4?7@5A712;=?19#B3=>C?5D=?E789?FG#02;=>2;?$$"(((H"#I2?=;J关系的研究

4、始于"(世纪*(年代#c>m34w做了蜡球在甘油!酒精!水溶液中的同轴剪切流变仪试验#!"#$%&’$(K8;=L4;8$643M$:83N47O95;875E78G513OO3=5?=5O;=G5;>8?1L4P提出著名的c>m34w定律&(年代以后#颗粒流研QRS;45;=@5?=@R9FS?;45;S7;9#NRF59F?445:73:475@3=TF$U=3M$F27$O712;=?9O$36$究进入一个蓬勃发展的阶段&!>cMc引入(颗粒温>S;=R4;S$643M$VR?F75M744W5X3M;@;G95;5=RO78?1;459?OR4;Q?3

5、=5O7Q23@5度)的概念&在此基础上#颗粒流的动理论模型迅速M2?125?95N;97@53=5@?9187Q75747O7=Q5?95;::4?7@5?=59?OR4;Q?=>5;=@5;=;4G9?=>5>8;=R4;85643M5:83N47O9W5B2758797;8125:8;1Q?1795?=@?1;Q75Q2?95得到建立&&HH年Iemwc44和0sc{U开发了第一个O7Q23@5?95;5R976R45?O:47O7=Q5?=5>8;=R4;85O712;=?195;=;4G9?9WB275N;1UP研究颗粒介质力学行为的二维离散元模拟程

6、序#成YZ[]^_‘abcdefgh643M5b797;b1279i5gd@5Q275@7E7f3:O7dQ53‘5Q275@?91b7Q75为离散元模拟颗粒运动的开端&0ovm{v提出基于7f7O7dQ5O7Q23@5gb75?dQb3@L17@W5B275U?d7Q?15Q273bG5O3@7f5gd@5Q275‘b?1PA3s!I3e4eON条件的双剪切模型#并把它用于颗jklmnopqrjk1kjG5O_@7f5_65aSc]efcS56f_M5@G]cOk1r5S7r7cS127r5cS75reOOcP粒流动的研究中&进入H(年代以来#由于先进的实

7、stuvwxB2v5j2v_sG5_65j2v5wtr1svjv5vfvOv]j5Ovj2_w5q]w5Eqst_Lr5O_wvfr5_65oqsjt1fv5t]jvsq1jt_]i5qr5Mvff5qr5j2v5qooft1qjt_]r5_65j2v5wtr1svjv5vfvOv]j5验技术的引入#人们观察到许多如自发无序混合’Ovj2_w5t]5qsvq5_65o_Mwvs5v]at]vvst]a5qsv5Nstv6fG5wvr1stNvwx5y?]gppG5j2v5指进’非均匀尺寸颗粒的偏聚等非线性现象&这些Og?]5@?‘‘?1Lpj?vr5?]5Ys

8、g]Lpgs5‘p_M5svrvgs1