“Intruder”在振动颗粒床中的动态行为

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1、“Intruder”在振动颗粒床中的动态行为马欢萍2015年01月中图分类号：UDC分类号：“Intruder”在振动颗粒床中的动态行为作者姓名马欢萍学院名称物理学院指导教师吕勇军副教授答辩委员会主席江兆潭教授申请学位理学硕士学科专业物理学学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年01月IntruderMotioninTwo-DimensionalShakenGranularBedsCandidateName：HuanpingMaSchoolorDepartment：PhysicsFacultyMentor：Prof.Yong

2、junLvChair,ThesisCommittee：Prof.ZhaotanJiangDegreeApplied：MasterofScienceMajor：PhysicsDegreeby：BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：January，2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外,学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学

3、位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对这次研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此声明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要颗粒材料的分离具有很强的学术与实际应用价值，其分离行为主要有巴西果(BNE)、反巴西果(RBNE)、三明治构型（SP）等著名实验现象。本文主要介绍大球在颗粒床中的分离行为，目前已经有很多理论与模拟工作对此进行研究，其中有以下几种因素被认为对大球在颗粒床内的运动行为起到了主要作用：振动条件，颗粒尺寸比，颗粒密度比，空气效应，颗粒床内对流。如果这些机制都固定一致，是否就能

4、决定大球的上升与下降的运动行为，为此我们在本文中做了相应的实验验证工作。本文实验研究了在二维振动颗粒床中大球的运动行为。实验中我们选用了五种不同尺寸和密度的背景颗粒材料，通过对所有不同组合的实验过程的拍摄以及实验现象的记f−Γ录，我们绘制了大球在背景颗粒床中的相图，还通过软件处理得到了大球在颗粒床中的运动轨迹。实验结果发现，背景颗粒床和大球在满足尺寸比和密度比均相同的条件下，大球在振动条件下表现出了截然相反的实验现象，在圆木柱背景材料中出现了下降现象，而在其他四种背景材料中却出现了上升现象。实验中我们还通过适度轻微地改变颗粒尺寸比

5、和颗粒密度比来确认我们的实验结论是否具有普适性。此外，我们还研究了空气介质、颗粒床内对流、单个大球初始位置的放置三种情况大球在颗粒床中运动行为的影响，实验结果发现，这三种情况下大球在颗粒床中均表现出上述截然相反的运动行为。关键词：颗粒床；大球；分离I北京理工大学硕士学位论文AbstractGranularsegregationhasastrongvalueinthefieldsofacademicandpracticalapplication,commonlythesegregationhaveBrazilnuteffect,re

6、verseBrazilnuteffect，sandwichpatternandotherwell-knownphenomena.Thispapermainlyintroducesthesegregationoftheintruderinthegranularbeds.Nowadays,therehavebeenmanymultitudinoustheoreticalandsimulativeworkfocusedontheintruderdynamics,andsummarizedseveralfactors,namelysize

7、ratio,densityratio,vibrationalcondition,interstitialmedium,andconvection,asmainmechanismsresponsiblefortherisingorthesinkingbehaviorofanintruderinagranularbed.However,fewinvestigationshavedirectlyexploredthemotionofintrudersinvariousgranularbedswhenthefivemechanismsar

8、efixed,whichcouldprovideanexperimentalaidfortheestablishmentoffuturetheories.Withtheverticalvibrationconditions,westudiedthe