颗粒流中的冲击力_白光富

合集下载

落石冲击力的颗粒流计算方法

落石冲击力的颗粒流计算方法摘要：目前我国落石冲击力的计算主要有《铁路工程设计技术手册》推荐方法和《公路路基设计规范( JTJ13-95 ) 》推荐方法两种，但由于其计算的是落石的平均冲击力，其计算值比实际值小几倍甚至上百倍，从而导致了实际工程中被动防护结构的失效。

本文通过对比与实际冲击力较符合的日本道路公团推荐算法的计算值、现场实测值、颗粒流模拟值，得出结论：通过PFC3D颗粒流计算落石冲击力，比公式法更精确，同时适用性也更广。

关键词：落石；冲击力；颗粒流引言珠海主要为剥蚀残丘地貌，再加上雨季台风频繁，因此，边坡的崩塌落石灾害时有发生。

落石冲击力是设置被动防护结构的主要依据，国内求解落石冲击力的方法主要有路基规范法、隧道手册法、杨其新方法等，国外计算方法主要有日本道路协会方法、瑞士方法等。

前两种方法是利用功能原理和冲量定理获得,杨其新法是根据室内试验进行拟合得到的计算公式，日本法和瑞士法是根据现场试验拟合得到的计算公式。

文献[1]对比了各类落石冲击力算法，发现国内几种算法的计算的仅仅是落石中的平均冲击力，从而导致计算出的落石冲击力严重偏小，而日本法和瑞士是基于现场试验所进行拟合得到的，相对来说更精确。

其中特别值得注意的是，规范法的计算结果往往仅是日本法计算结果的几分之一甚至百分之一，从而导致按相关规范所建成防护结构不够安全，常常被落石损坏、从而丧失了保护作用。

从Pichler[2]的现场试验结果来看,与真实落石冲击力符合的最好的算法是日本道路公团法。

但对比发现，日本法比实测值仍小30%—60% ,也就是说，它的计算结果也仅仅是可以参考而已，我们需要寻找更精确的算法。

1PFC3D算法、日本算法和Pichler现场试验结果的对比1.1PFC3D力学原理作为离散元的一种，三维颗粒流程序(Particle Follow Code PFC3D)的理论基础是Cundall [1979]提出的离散单元法，用微观颗粒及颗粒之间的接触关系，模拟宏观物体的物理性质，PFC3D有ball（颗粒）单元和wall（墙）单元，通过ball之间的组合，可以模拟岩土体的弹性模量，内聚力，内摩擦角，泊松比，单轴抗压强度等等；通过wall之间的组合，可以模拟三维地形及相关地形的力学参数，因此，对落石运动可以进行模拟。

LLM-105炸药粒度及形貌对机械感度的影响

２．２试验方法
为评估炸药在机械脉冲作用下的感度指标，具有重
要的参考价值［２］。１一氧一２，６一二氨基一３，５一二硝基吡嗪（ＬＬＭ一１０５）
撞击感度使用ＧＪＢ７７２Ａ — ｌ９９７规定，使用撞击能量进行表征。摩擦感度使用ＧＪＢ３３４７ —９８规定，使用摩擦能量进行表征。
径分布，并测量了上述两种方式得到的ＬＬＭ一１０５颗
粒经压制得到的单质炸药的机械感度数据。考察了上述因素对机械感度的影响规律。
产、处理、存储、运输和类似的活动过程中，炸药经常
受到各种外部刺激（如热、撞击、摩擦等），这可能会导致炸药的燃烧或爆轰ｎ］。而由于炸药在上述过程中起爆现象的复杂性，就最低起爆的能量而言，没有绝对的感度指标。也就是说，感度具有选择性和相对性，前者指不同的炸药选择性地吸收某种起爆能量，后者则指感度只是表示危险性的相对程度。在这其中，机械感度（包括撞击感度、摩擦感度）测定作
２实验装置与方法
２．１实验装置
感度试验使用ＢＡＭ感度仪，该设备由机片、电动机、托架及砝码等组成。ＩＩＭ一１０５颗粒粒径使用激光粒度测定仪测定，取中值粒径ｄ５０近似作为平均粒径。颗粒形貌使用扫描电子显微镜进行测量。

HMX晶体内部孔隙率、缺陷类型及颗粒度对冲击波感度的影响

为ＲｄｃｄｅｓｉｉＲｅｕｅｓｎｉｖｔＤＸ（ＳＲＸ）ＧｒｄｔｙＲ —Ｄ或ｅＡａ
收稿日期：０１８２１９；修回日期：０１１一５２１－Ｏ２
特性对冲击波感度的影响规律。
２实验部分
２１Ｈ．ＭＸ样品的制备
．
含能材料
ＷＷＷ．ｎｒｅｉ－ｔｒｌ．ｒ．ｎｅｅｇｔｍａｅｉｓｏｇｃｃａ
６６３
徐容，洪珍，康彬，李金山，明，卢校军李黄ｂｔｈｎｔｅｓｎｉｖｔｆｃｓｗａｏｄｄｅｐｏｉｅ［ ∥ ａｓｈｅｓｉｉｏａｔｘｂｎｅｘｌｓｓＣ］ｃｏｔｙｖ
大，冲击波感度越低；炸药颗粒度对冲击波感度有一些影响，２６０ｌ范围内，粒越小，击波感度在０— ５ｍｚ颗冲越低；而外观形貌对冲击波感度几乎无影响。
致谢：谢化工材料研究所安全与可靠性研究室韩勇、艳丽感张
响，而且与晶体特性等物理性质密切相关，中晶体特其
性如材料纯度、粒内部空洞的微观结构、颗颗粒表面缺陷、颗粒大小及分布、颗粒形状和表面光滑度对感度的影响非常显著。早期时候，主要关注颗粒大小及分布
的差别，李洪珍等… 油浸法研究了Ｒ用ＤＸ的晶体特
直是含能材料研究工作者比较关注的问题。２０世
纪８０年代中期，国科学家Ｍｏｌｒ ” 研究了法ｕａｄ等

波浪对透空式结构物冲击作用的光滑粒子流体动力学数值模拟

局部高度函数对ＶＯＦ方法进行了修正，立了适建用于规则波和随机波的波浪冲击数值模型。Ｂｏｔｒｄ－
ｋｒ［基于Ｋｌｅｓｎ等Ｌ的ＶＯＦ模型研究了正ｏｂ５ｅｆｍａ４］
向和斜向入射波及波流共同作用下固定导管架平台
了验证。
关键词：滑粒子流体动力学；浪冲击；光波数值水槽
中图分类号：ＴＶ１９２３．文献标志码：Ａ文章编号：２３４９（０２０ —１３１０５— １３２１）１６ —５０
１引言
波浪对浪溅区透空式建筑物的冲击作用是海岸和近海工程领域至今没有解决的困难课题。近十多
任冰高睿金钊，国玉，永学，，王王
（．大连理工大学港口、岸及近海工程国家重点实验室，宁大连１６２）１海辽１０４
摘要：于光滑粒子流体动力学（Ｐ方法的二维数值波浪水槽模拟了规则波对透空式结构物的基ＳＨ）
收稿日期：０００－７修订日期：０１０—３２１—８２；２１－６１。
基金项目：家自然科学基金资助项目（１７００５９１０）国５１９３；０２０１。
作者简介：冰（９２，，任１７一）女山东省烟台市人，博士，从事港口、海岸及近海工程领域的研究。Ｅｍａｌｂｅ｛ｌｔｅｕｃ－ｉ：ｒｎ￣ｄｕ．ｄ．ｎ

颗粒物质中的微扰

摘
要：介绍了容器中颗粒物质内部受到局域微绕的研究进展，并对微扰态的性质和规律做一
些分析和讨论。
关键词：颗粒物质；扰动；应力
中图分类号：０４３５
文献标识码：Ａ
１引言
颗粒物质（如食盐、煤矿、砂石，水泥等）在工农业生产、生活的很多方面都是极其重要的，由单个固体颗粒组成的颗粒体系具有复杂的性质，表现出丰富的奇特行为－Ｊ５。容器中的颗粒在振动条件下会发生流化、对流或形成斑图＿；颗粒物质在管槽中运动时会发生成拱、阻塞、或出现断续流＿；３４众多的奇特性质都来源于颗粒系统内部力网结构和颗粒之间或颗粒与器壁问的摩擦力］１。力网结构与４沙堆制备的堆积历史有关… ，温度对颗粒体系运动的影响可以忽略ⅢＪ。离散态颗粒物质与固态、液态、气态有很大差别，不能用业已成熟的传统热力学和流体力学方法来描述其性质。近年来，随着人们对颗粒物质研究的不断深入，对颗粒物质的静态行为，振动行为，流动特性以及外电场中颗粒之间相互作用等方面进行了实验研究、理论研究和计算机模拟计算，取得了一些有意义的结果＿。例如颗粒物质中３Ｊ应力的分布，这是一个很复杂的问题。当外界对颗粒体系施力时，颗粒内部力链会发生断裂和重构Ｊ，研究者将颗粒中受扰动的局域范围称为微扰态，微扰态的出现是由于外力作用于沙堆，导致颗粒沿着某些方向排列成链，使局部区域的颗粒结构发生重组。微扰态的性质与外力的大小和方向有关＿。对颗６Ｊ粒体系人为地、有控制的施加干扰，用实验方法研究颗粒系统的变化行为，有助于深入认识其内部的应力结构变化，从而了解颗粒态物质的性质。本文细致地分析研究了有关局域微绕的两个实验，讨论实验现象和结果，对进一步的研究提出意见和建议。

纳米颗粒在空气中的受力分析及动力学演变

纳米颗粒在空气中的受力分析及动力学演变作者：吕玉坤庞广陆卫少科李志超来源：《环球市场信息导报》2014年第11期空气中纳米颗粒物的受力特性在很大程度上决定了颗粒物的迁移、聚合、凝并、破碎及在壁面沉积等物理行为。

纳米颗粒流体两相流与微米级颗粒两相流相比，具有自身的特殊性及复杂性。

该文从微观角度阐述了纳米颗粒在空气中的受力特性，并从颗粒凝并、扩散、沉积特性方面分析了纳米颗粒两相流动力学演变过程，为更好地理解纳米颗粒两相流所涉及的动力学过程提供参考和借鉴。

近些年来，输变电设备外绝缘的污闪事故频繁发生，对电气系统造成了严重的危害。

大气中污秽颗粒在绝缘表面的沉积，是污闪事故产生的前提。

理解大气中污秽颗粒受力特性以及动力学演变过程，对深刻理解其沉积特性，进而采取有效措施，预防输变电设备污闪事故发生，是十分有益的[1]。

目前国内外很多学者从不同角度对不同场合颗粒的受力特性或动力学演变过程进行了研究。

邓志安[2]基于粘性流体力学原理，对油水分离剪切流场中单颗粒和颗粒群的受力特性进行了分析； E.F. Steennis[3]等人研究输电线路绝缘材料中“水树”的形成机理，发现绝缘材料内部水分的吸收及分布的受毛细、渗透、库伦、介电泳等动力学机制控制；Richard W.O'Brien[4]等人对电解质溶液中不带电颗粒的电泳迁移特性进行了研究，结果表明，不带电颗粒由于颗粒边界层中双电层的极化作用，其电泳迁移运动维持时间极短。

事实上，由空气和纳米颗粒（粒径小于1um）组成的纳米颗粒两相流系统中颗粒受力特性以及流体动力学演变过程更为复杂，并且演变过程受控于多尺度、非稳态、各种非线性以及离散相与连续相强耦合等机制。

在一般情况下，大气中纳米颗粒在数量及质量上占绝对优势。

本文将从纳米颗粒两相流系统角度开始，分析空气中纳米颗粒受力特性并从纳米颗粒的凝并特性、扩散特性及沉积特性三方面简要论述其动力学演变，在一定程度上为理解输变电设备污闪事故发生的背后微观机理提供借鉴和参考。

球状固体在颗粒流体中的上升或下降时间研究

球状固体在颗粒流体中的上升或下降时间研究白光富;胡林;陈洪福【期刊名称】《贵州大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2013(030)003【摘要】To explain the ascending or descending time in brazil nut effect (BNE) or its reverse (RBNE),a simple theoretical model was drawn up.The rise time of a sphere in quasi fluid was investigated,which is composed of particle.The result indicates that the size of intruder and frequency of the vibration source can affect the time apparently.%作者基于流体力学的知识用理论方法研究了球状固体在振动流化的颗粒介质中的上升和下降时间,结果表明颗粒介质与球状固体的尺寸、以及外部振源的频率对物体的上升或下降时间有显著的影响.这对于研究巴西果效应及颗粒中的对流现象的物理机制有一定的参考价值.【总页数】3页(P11-12,17)【作者】白光富;胡林;陈洪福【作者单位】贵州大学理学院,贵州贵阳550025;贵州大学理学院,贵州贵阳550025;贵州大学理学院,贵州贵阳550025【正文语种】中文【中图分类】O345【相关文献】1.牛顿流体中的固体颗粒运动模型分析及应用 [J], 董长银;栾万里;周生田;张琪2.固体颗粒在宾汉流体中的阻力系数与沉降速度 [J], 岳湘安;郝江平3.固体颗粒含量和形状对流体黏度的影响 [J], 安卓卿;张延玲;李琦;郭占成4.固体颗粒和空泡在不可压缩流体中的运动 [J], 刘小兵;程良骏5.含固体颗粒流体旋流场强化传热综合性能实验 [J], 彭德其;罗海松;俞天兰;陈兰伟;吴淑英;韩玉叶因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

振动条件下颗粒的分离现象_汤燕

反巴西坚果效应的实验研究及理论解释做了分析和概括 , 并介绍近来发现的水平振动下颗粒的分离现象 .
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间的转化现象 , Ｈｏｎｇ[ 3] 提出凝聚作用和颗粒温度的概
念试图解释这种现象 .他认为 , 在外部振动下 , 所有
Ｓｃｈｎａｕｔ[ 6] 等人研究了水平振动下 , 颗粒的分离现象 (图 6).他们用 9种不同直径和密度的颗粒放入直径为Ｄ =29ｃｍ的圆盘中 , 盘中填有直径 6ｍｍ、
图 6 水平振动下的分离现象
第 6期
汤燕 , 等 :振动条件下颗粒的分离现象
Ｔ[ 4] ｃ
,即
收稿日期 :2007-03-26;修回日期 :2007-10-26 基金项目 :国际合作资助项目 (2007-400112);贵州省省长基金资助项目 (2006-15);贵州省委组织部高层次人才特助项目 (2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ06008);贵州省研究生创新基金资助项目 (省研工 2006010);贵州省科技厅基金资助项目 (20072003) 作者简介 :汤燕 (1979— ), 女 , 贵州平坝县人 , 贵州大学理学院助教 , 贵州大学理论物理硕士研究生 , 研究方向为颗粒物质 .
χｃ -χ -2.3 ±0.9规律 (大球处于颗粒容器壁位置 ).
图 4 大球在颗粒床中上升和下降时间随密度比的变化
同时他们还研究了颗粒之间间隙气体对大球向下运动的影响 .在颗粒床中插入一根细玻璃管 , 连接一盛水Ｕ型玻璃管 , 如图 4所示 .这样可通过Ｕ型玻璃管两端水位差来表征颗粒床中气压与外界大气压的差别 .颗粒床中气压随深度的变化情况如图 5所示 [ 5] , 图中给出了振动加速度分别为 3、4、5时的气压变化情况 , 纵坐标 Δｐ为Ｕ型玻璃管两端的水位差 , 横坐标ｈ为距颗粒床表面的距离 .实验表明 :气压随深度增加而降低 ;当发生反巴西坚果效应时 , 颗粒床内部存在一个负气压梯度 , 并且随 Γ的增加负气压增大 .改变振动加速度和颗粒床尺寸时 , 发现当颗粒床中颗粒较大 (大于 5 ｍｍ)时或者颗粒床颗粒较重时不能发生反巴西坚果效应 .例如用直径为 0.19 ｍｍ和 0.29 ｍｍ的钢球作为颗粒床颗粒进行试验时没有发生反巴西坚果效应 .由此可知 , 当颗粒床中颗粒尺寸较小或较轻时 , 振动使颗粒流化 , 在颗粒床中形成气压梯度 , 该作用驱动大球向下运动 , 产生 “反巴西坚果 ”效应 .大球在垂直振动

球状固体在颗粒流体中的上升或下降时间研究

现在对于该现象还没有统一的解释。为此之间的摩察系数，０９为振源角频率，ｔ为时间。由牛顿第二定律：
＋Ｆｃ＋Ｆ，＝ｍａ（５）
于流体力学的知识建立简单的物理模型研究了球形固体在振动颗粒床中的上升或下沉时间，这对于研究巴西果效应的物理机制有一定的参考价值。
ｂｏｏ．ｃｏｍ．ｃａ．
通讯作者：白光富，Ｅｍａｉｌ：ｂａｉｇｕａｎｇｆｕ＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｍ．ｃｎ．
贵州大学学报（自然科学版）
ｇ，【ＩｌＩ８
．
．
．
第３０卷
ｍ
Ｏ
数），＝２５Ｈｚ，Ｒ＝０．００５ｍ，ｇ＝９．８ｍ／ｓ，Ｐ＝２．２６×１０ｋｇ／ｍ（上浮）或２．００×１０ｋｇ／ｍ（下沉），Ｐ＾＝２．００×１０ｋｇ／ｍ（上浮）或２．２６×１０ｋｇ／ｍ（下沉），由此可知，大球在颗粒介质中的运
收稿日期：２０１３— ０３—２８
＋１）＝
甓
（８）
基金项目：贵州省科学技术基金（黔科合Ｊ字［２０１２］２１４０号）；贵州大学青年基金（２０１０—１１）；贵州大学理学院交叉科学项目（２０１２）
作者简介：白光富（１９８３一），男，贵州安顺人，实验师，博士研究生，研究方向：高速光纤通信系统和光子微波技术，Ｅｍａｉｌ：ｂａｉｇｕａｎｇｆｕ＠ｙａ．

竖直管中颗粒流的密度波

来监测颗粒流密度的变化。然后，通过ＡＤ数
模转换器转换成数字信号，再用ＦＴ（速傅里Ｆ快ｒ
叶转换器）做出功率谱，观测颗粒流密度随不同的填充比率Ｐ的变化情况。
图１以流体为介质的实验装置
ｐ一
一
ＶＴｇＳ
＝
图３＝０ｍ处的各不同Ｐｘ４ｃ值得功率谱
０８ ±００。此处Ｏ的值０８．Ｉ．１ｔ．Ｉ比以前所做的沙子在空气中的实验（ｔ．）Ｏ：Ｉ５低，ＡｉＮｋｈｒｋａａａａ等人ｏ
化，但并没有形成密度波。其功率谱如图
３所示，结果显示，颗粒流密度的波动在低填充比率区：如Ｐ＝００、００和．５．９０１，功率谱并未出现明显的趋势，呈白．１噪声状。这说明：在这一区域，金属颗粒自由且规则的下落，只有少数组群可观察到密度波动。另一方面，在高填充比率区：如Ｐ＝．１．０和０３，功率谱强０２、０３．６度随着填充比率的增大而减小。在Ｐ～０１．８的过渡区域，在ｆ＝０５～５Ｈ．０Ｚ的区域内，功率谱服从ｐ～规则，其中Ｏ ∽ 厂ｔ
图２高速摄相机拍到速度比率为Ｐ＝００、０１、０２时的颗粒流照片．５．８．１
此处，为颗粒总体积，为颗粒下落肘
的平均速度，为所有颗粒下落所用的总时间，ｓ为总截面积可见Ｐ是一个无量纲的速度比率，可通过调整填充颗粒的速度来控制此比率。如图２所示，当填充比率较小时（００）Ｐ＝．５，颗粒几乎是自由下落的；当填充比率较大时（Ｐ＝０２）．１，颗粒产生明显的密度波并缓慢的下落；而过渡区域（０１）粒只有明显的密度变Ｐ＝．８颗

爆炸作用下AlMgCuO活性壳体的释能特性

郑腾，梁晓璐，郑佳辰，赵向军，贾宇，胡宏伟爆炸作用下Al/Mg/CuO 活性壳体的释能特性郑腾1，梁晓璐1，郑佳辰2，赵向军1，贾宇1，胡宏伟1（1.西安近代化学研究所，陕西西安710065；2.西安交通大学，陕西西安710049）摘要：为了研究Al/Mg/CuO 活性壳体战斗部的爆炸能量释放特性，通过超高速转镜摄像机以及冲击波超压测试，得到了活性壳体在爆炸加载作用下的破碎过程图像以及不同尺寸样弹在典型距离处的冲击波超压，分析了活性壳体参与爆炸的反应时间、活性材料粒径对冲击波超压的影响，获得了冲击波超压随比例距离的变化规律。

结果表明：活性壳体在爆炸加载下能够参与爆炸反应，释放能量时间相对于爆轰反应有微秒级延迟，在比例距离2.52~3.15m ∙kg -1/3范围内，提高了冲击波超压，火球持续燃烧时间延长1倍以上。

粒径7μm 活性材料制成的活性壳体样弹比粒径20μm 活性材料制成的样弹冲击波超压提高了13.3%~14.4%，较小粒径的活性材料更容易与爆轰产物反应；与裸装药和铝壳样弹相比，活性壳体样弹的冲击波超压、冲量均有明显提高，在比例距离2.1~8.4m ∙kg -1/3范围，冲击波超压提高了6%~32%，冲量提高了13%~38%。

关键词：Al/Mg/CuO 活性材料；活性壳体；爆炸加载；释能特性；冲击波超压；冲量中图分类号：TJ55文献标志码：ADOI ：10.11943/CJEM20201471引言活性材料及其在弹药中的应用是高效毁伤领域的研究热点和前沿方向［1-2］，目前，主要用于制备破片或药型罩等，在爆炸加载下对目标产生侵彻、爆燃、扩孔等效应。

活性材料作为壳体主要以两种形式参与毁伤：一种是装药爆轰后壳体形成活性破片，撞击靶标后发生化学反应，释放能量毁伤目标；另一种是在炸药爆炸作用下壳体碎裂成细小颗粒，颗粒参与爆炸过程中的化学反应释放能量，提高冲击波超压、冲量等。

国内外围绕活性破片配方设计及制备、冲击引发、能量释放特性等方面开展系列研究工作。

颗粒流中的冲击力_白光富

DOI:10.13465/ki.jvs.2012.22.004
振第 31 卷第 22 期动与冲击 Vol． 31 No． 22 2012
JOURNAL OF VIBRATION AND SHOCK

实验结果与讨论
混合颗粒流对探针冲击力 0． 003 90 ± 采用直径 0． 000 70 ± 0． 000 05 m，
0． 000 05 m两种颗粒，为防止颗粒流出现马鞍形现象，实验时，探针距漏斗口 0． 130 0 m。图 2 为两种颗粒按不同比例（比值为 M 大： M 小）混合后的冲击力谱曲线。从图中看出，当颗粒较小且为单一颗粒时，稳定颗粒流向小颗粒中加入大颗粒后，力谱冲击力谱曲线较平稳，并具有脉动特点，即颗粒流稳定时，力谱变得不稳定，上分隔出多个线段，线段上的数据点值相近，只在线段
Fig． 3 The impact change with
2. 2
颗粒流冲力谱线的渡越特征
颗粒流从开始到稳定再到终止的整个过程中，力谱曲线出现渡越行为，且上升沿与下降沿区别明显。如图 4 所示，力谱上升沿较陡，下降沿较平缓，改变颗粒流动时间（控制加入堆料场仓的颗粒总量），力谱下
击力最大，中轴两侧冲力逐渐减小。原因为大量颗粒在相互推挤和自身重力作用下从槽口快速流出后向两呈现中央厚、两侧薄现象，对探针的冲击力中侧扩散，央大于两侧。离漏斗口较远处，颗粒流呈马鞍形分布，由于实验沟道不够宽，且漏斗开口较小，轨道平面较光滑，该现象不甚明显。
图3
颗粒冲击力随混合比的变化 different mixture proportion
［1 ］
过建立泥石流冲击试验模型研究了沟谷泥石流冲击荷载的变化规律，并初步建立了泥石流中固液分相冲击力计算方法。刘传平等

斜面上颗粒物质冲击力的实验研究

斜面上颗粒物质冲击力的实验研究赵振;胡林;余幼胜;王星云;庚振凯【摘要】通过实验研究了颗粒在斜面上的流动现象,考察了同一倾角下,颗粒流动产生的冲击力F与颗粒直径D和滑移距离L的关系,并给出了在垂直于颗粒流动方向的横截面上,饱和冲击力Fb的分布.【期刊名称】《物理与工程》【年(卷),期】2012(022)001【总页数】4页(P61-64)【关键词】颗粒流;冲击力;颗粒直径;滑移距离;颗粒介质表面分布【作者】赵振;胡林;余幼胜;王星云;庚振凯【作者单位】贵州大学理学院,贵州贵阳550025;贵州大学理学院,贵州贵阳550025;贵州大学理学院,贵州贵阳550025;贵州大学理学院,贵州贵阳550025;贵州大学理学院,贵州贵阳550025【正文语种】中文颗粒物质是指尺度大于1μm的大量固体颗粒的集合体，在日常生活及工业生产和交通运输中普遍存在［1］，比如煤、矿石、化肥等.颗粒在斜面上的流动是许多工业过程的重要组成部分，如颗粒在斜槽中的输运，在旋转机械中的粉碎、干燥，以及在料仓中的填充堆积等，都与其在斜面上的流动行为有着密切的关系.颗粒在斜面上的流动行为也广泛存在于自然界中，尤其是近些年来地球上频频发生的地震、雪崩、泥石流、滑坡等自然灾害，给人们的生命安全和经济财产造成了巨大的损失，在这些灾害过程中，颗粒流的冲击是造成破坏的主要因素.因此，研究颗粒流在斜面上的运动行为，有助于帮助人们认识这类冲击现象，增进人们对自然灾害的形成、演化和致灾机理的认识以及预报调控水平，具有重要的科学意义和现实意义.进入21世纪以来，物理学界加强了对颗粒物质斜槽流的实验研究.很多研究人员通过不同的实验方法和研究手段，从多方面对颗粒物质在斜面上的流动开展研究.陈洪凯等人［2］通过建立泥石流冲击试验模型研究了沟谷泥石流冲击荷载的变化规律，并初步建立了泥石流中固液分相冲击力计算方法［3～5］；张洲波等人［6］则用示踪颗粒法测量了玻璃球在斜槽中流动时，不同条件下的速度分布和流层厚度；朱鸿琛等人［7］通过搭建三维沙漏实验模型，研究了颗粒流量与颗粒尺寸和漏斗开口及倾角之间的关系；刘传平等人［8］基于“拟流体”的思想，给出了在颗粒斜槽流实验中测量颗粒流本构关系的实验方法；Hungr和Morgenstem［9］以染色玻璃球为示踪颗粒，测量了沙子和聚苯乙烯颗粒在有机玻璃表面上流动的表面速度及流层厚度分布.基于室内物理模型试验和现场观测，颗粒流动属于非经典介质的流动，颗粒流问题看似简单，实际却十分复杂，尽管对于颗粒单体有较成熟的弹性力学和塑性力学理论，但是颗粒流整体上表现出来的行为却不能被现有的流体力学理论给予适当的描述和解释.虽然已有很多学者做了大量的研究，但我们在文献调研中发现关于颗粒物质在斜面上流动时产生冲击力的研究报道很少.本研究通过实验观测了颗粒在斜槽中流动时产生的冲击力，并根据实验结果分析讨论了颗粒流产生的冲击力F与颗粒尺寸D和滑移距离L的关系，得到了颗粒沿斜面流动达到稳定时，冲击力沿垂直于斜面中轴线两侧的横向分布规律.实验装置如图1所示，主要由供料斗、堆料仓、玻璃斜面（两边有挡板）、探针（与传感器连接）、回收槽等组成.供料斗用于存储颗粒物质，堆料仓的作用用于消除供料斗中颗粒堆高度变化对颗粒流量的影响［5］.颗粒出口槽由光滑坚硬的铝板制成，出口尺寸为20.0mm×40.0mm，在出口处由抽插板控制颗粒流动的开始与停止.玻璃板斜坡长780.0mm，倾角θ为31°，底面及两边挡板均为光滑的玻璃板，玻璃板下面有回收槽以保证下滑的颗粒不会在斜面上滞留.实验时向供料斗和堆料仓中分别填入不同直径的密度均为ρ0＝2.5g/cm3的球形玻璃颗粒.颗粒在斜面上流动产生的冲击力由与称重传感器（量程0.3kg）相连的探针（宽度为d＝5.00mm）测得.为了消除偶然误差对实验结果造成的影响，每次实验在相同条件下重复三次.实验时，将探针置于距离堆料仓出口75.0mm处，向供料斗和堆料仓中依次填充直径分别为0.7、1.0、1.3、2.1、3.2、3.8mm 的颗粒.待颗粒堆积稳定后，抽开堆料仓出口插板，颗粒在重力作用下沿斜面滑动，当颗粒与探针发生碰撞时，即可测到不同尺寸的颗粒在相同滑移距离L处产生的冲击力F随时间t的变化关系，如图2所示.图2中曲线的上升沿表示，颗粒与探针碰撞时产生的冲击力F在极短时间内迅速从零达到饱和值Fb，随后保持一个稳定的饱和值；当颗粒直径D较小时，达到稳定流动时产生的饱和冲击力Fb曲线比较平稳，随着D的增大，Fb曲线出现不稳定的锯齿形脉动；下降沿表示，随着供料斗和堆料仓内颗粒的减少，斜面上颗粒的流量逐渐减小，F也逐渐下降直至减小到零.比较不同直径颗粒的冲击力发现，随着D的增大，饱和冲击力Fb增大.由实验数据分析知，当颗粒直径D较小时，单个颗粒的动量P很小，颗粒直径D与探针宽度d的比值D/d也很小，因此颗粒与探针碰撞频率f较大，故宏观曲线表现出较平稳；随着D值增大，P和D/d逐渐增大，即冲击力正比于颗粒流动量（F∝P）.同时，颗粒尺寸增大，颗粒间隔增大，碰撞频率减小，表现为曲线的锯齿形波动（微扰被明显展示）.这种现象反映出颗粒流与连续介质流的区别.比较图2中颗粒直径为0.7mm和3.8mm时的F—t图可明显看出这种区别.颗粒流动稳定时产生的饱和冲击力Fb与颗粒直径D的关系如图3所示，可见：随着粒径D增大，Fb增大.其中当D＜1.5mm时，Fb增长很快；当2.0mm＜D＜3.5mm时，Fb的增速较缓慢；当D＞3.5mm后，Fb又急剧增大.实验结果表明饱和冲击力Fb与颗粒尺寸的关系并非简单的线性关系，除了颗粒尺度因素以外，可能还有其他因素的影响，有待进一步研究.实验时，向供料斗和堆料仓中加入直径为2.1mm的颗粒，分别将探针位置置于斜面上距离出口 80mm、100mm、120mm、140mm、160mm、180mm、200mm、240mm、280mm、320mm、360mm处（待测点位于出口的中轴线上），同一位置处重复实验3次，得到图4所示饱和冲击力Fb与滑移距离L的关系.曲线表明随着L的增大，Fb与L呈现出类似指数关系的减小趋势.其原因可作这样理解：沿出口槽中轴线方向颗粒的流速为vt，由于颗粒间的相互推挤，部分颗粒流动方向偏离轴向，因而，流动过程中同时产生一个垂直于中轴线方向的速度vn，于是，颗粒向下流动的过程中不断向两边发散，颗粒流密度ρ不断减小.同时，考虑到玻璃槽与颗粒之间的摩擦系数很小，因此，随着距离L的增大，中轴线上颗粒运动速度v增大，单个颗粒动量P也在增大，且颗粒流密度ρ的减小率大于速度增长率.鉴于以上因素，随着L的增大，颗粒流向中轴线两侧扩展，沿中轴线运动的颗粒数量减小，单位时间撞击在探针上的颗粒数量也逐渐减小，因此，探针测到的饱和冲击力Fb随L增大逐渐减小.即受颗粒流密度和动量的影响，冲击力Fb随距离L的变化呈指数减小趋势.向供料斗和堆料仓中分别加入直径为1.0、1.3、2.1、3.2mm的颗粒，待颗粒流动稳定后用步进电机对距离出口80.0mm的斜面进行横向扫描，测到冲击力沿斜面横向的分布，如图5所示：颗粒流的冲击力F以出口中轴为对称，向两侧均匀分布.中轴上冲力F的值最大，并由中轴向两侧逐渐减小.分析认为，大量颗粒在相互推挤和自身重力作用下从槽口快速流出后，虽然颗粒前后层间的压力分布权重有所不同，但是，对于大量同类球形颗粒而言，宏观上仍然服从统计的正态分布规律.这与鲍德松等人［10］认为的，随着通道宽度从宽变窄，颗粒流量在通道内的分布将从对称的马鞍型分布逐渐变成抛物线分布的结论吻合.本实验研究表明，沿斜面下滑的全同颗粒流所产生的冲击力F的大小与颗粒直径D和滑移距离L有关.颗粒流动达到稳定时，在斜面上某一点产生的饱和冲击力Fb 随着颗粒直径D的增大呈非线性增大；饱和冲击力Fb随着滑移距离L的增大呈指数衰减趋势；大量颗粒流产生的冲击力F以出口中轴线为轴对称分布，类似具有粘滞性的层流，沿流动中轴向两侧对称递减.根据对实验结果的分析我们认为，颗粒流在斜面横截面上的对称分布类似于连续流体的层流分布；流动过程中对某一截面所产生的冲击力与颗粒尺寸和运动距离有关，这是颗粒流与连续介质流所不同之处.因此，有必要深入研究这类新型的凝聚态物质的物理行为，从而正确理解和描述其物理性质及运动规律.【相关文献】［1］陆坤权，刘寄星.软物质物理学导论［M］.北京：北京大学出版社，2006［2］陈洪凯，唐红梅，鲜学福等.泥石流冲击特性模型研究［J］.重庆大学学报，2010，33（5）：114～119［3］陈洪凯，唐红梅，陈野鹰.公路泥石流力学［M］.北京：科学出版社，2007［4］陈洪凯，唐红梅，叶四桥.中国公路泥石流研究［J］.中国地质灾害与防治学报，2008，19（1）：1～5［5］ Chen H K，Tang H M.Essential principle of debris flow dynamics［J］.Wseas Transactions On Fluid Mechanics，2006，10（1）：932～936［6］张洲波，谢洪勇，胡大鹏.颗粒在斜槽中流动的实验研究［J］.中国粉体技术，2001，7（6）：1～4［7］朱鸿琛，胡林，白建勇.三维漏斗中颗粒流量及其相关因素的研究［J］.物理学报，2010，30（5）：39～42［8］刘传平，王立，岳献芳等.颗粒流本构关系的实验研究［J］.北京科技大学学报，2009，31（2）：256～260［9］ Hungr O，Morgenstern N R.Experiments on the flow behaviour of granular materials at high velocity in an open channel［J］.Geoth，1984，34：415～421［10］鲍德松，周英，张训生等.二维斜面粗糙边界附近颗粒流量密度分布［J］.物理学报，2005，54（3）：1279～1282。

含孔洞炸药晶体HMX冲击响应的分子动力学模拟

含孔洞炸药晶体HMX冲击响应的分子动力学模拟周婷婷;楼建锋【期刊名称】《含能材料》【年(卷),期】2024(32)1【摘要】动载荷下炸药晶体缺陷与热点形成的关联是当前含能材料领域的研究热点之一,理解热点形成机制及其对炸药起爆和感度的影响对于炸药安全性评估和研制安全弹药至关重要。

本研究采用ReaxFF反应力场和分子动力学方法,对含圆柱形孔洞的炸药单晶奥克托金(HMX)在冲击载荷下的动态响应进行了研究,并探究了孔洞尺寸和双孔洞的影响。

结果表明,冲击载荷下孔洞的塌缩过程分为3个阶段,即孔洞上游的塑性变形、上游原子向孔洞中心和下游运动形成流动原子、流动原子与下游碰撞。

热点形成的主要机制是流动原子与下游碰撞使得动能转换为热能导致温度快速升高。

热点的高温诱发了局部化学反应,HMX分子中N─NO2键断裂生成NO2是主要的初始反应机制。

圆柱形孔洞的塌缩过程和热点形成机制与球形孔洞是相似的,但圆柱形孔洞的汇聚效应更弱、形成的流动原子速度更低,导致热点温度显著降低、化学反应更弱。

此外,圆柱形孔洞在塌缩过程中在其周围形成了剪切带,这在球形孔洞中没有出现。

随着孔洞尺寸的增大,流动原子的速度提高、剪切带变宽、热点温度升高且面积增大,进而引发了更剧烈的化学反应。

对于沿冲击方向排布相距一个孔洞半径的双孔洞,孔洞塌缩过程与单孔洞是类似的,但由于冲击波在传过上游孔洞后压力有所降低,导致下游孔洞在塌缩过程中形成的流动原子速度更小、热点温度更低。

本研究有助于深入理解晶体缺陷对炸药热点形成与起爆机理的作用,为宏观理论建模提供物理机制与规律认识。

【总页数】11页(P65-75)【作者】周婷婷;楼建锋【作者单位】北京应用物理与计算数学研究所【正文语种】中文【中图分类】TJ55;O369【相关文献】1.HMX/FOX-7共晶炸药分子动力学模拟2.含孔洞缺陷的δ-HMX晶体的分子动力学模拟3.RDX和HMX晶体力学性能的分子动力学模拟及其撞击加载响应4.冲击作用下CL-20/HMX共晶力-热-化学耦合响应的动力学模拟5.典型笼状含能材料晶体早期冲击反应的从头算分子动力学模拟因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

微磨粒对超声空化冲击波衰减作用研究

微磨粒对超声空化冲击波衰减作用研究宫台;祝锡晶;傅迎泽;李婧【期刊名称】《表面技术》【年(卷),期】2024(53)3【摘要】目的研究超声加工过程中微磨粒对冲击波的影响。

方法建立功率超声振动加工下的空化泡动力学方程,以及空化泡溃灭产生冲击波的数学模型,进而建立冲击波在微磨粒与水混合介质中的传播模型。

使用六阶Runge-Kutta方法对数学模型进行求解,得到空化泡半径随时间的变化规律,以及空泡内部压强随空化泡半径变化的规律。

结果当空泡半径被压缩至1μm左右时,空泡内部压强可达1000 MPa。

通过对距离空泡壁1.5R0处的冲击波压力进行求解发现,冲击波的压力仅需0.07μs 就可从初始的1000 MPa迅速衰减至80 MPa。

通过比较纯水介质与混合介质(SiO_(2)微磨粒与水)中冲击波传播速度的结果发现,加入SiO_(2)微磨粒会使冲击波的最大速度由2976 m/s降至2681 m/s,降低率约为10%。

通过钛钽合金的功率超声振动加工实验验证了数值结果。

对比分析了加入SiO_(2)微磨粒前后钛钽合金表面结构和三维表面形貌,发现微磨粒的加入导致材料表面空化坑的投影面积下降了12.5%。

结论证实微磨粒对冲击波的传播起到了明显的衰减作用,是对材料表面产生作用的主要因素。

该研究在超声加工领域具有理论意义和工程价值。

【总页数】7页(P47-52)【作者】宫台;祝锡晶;傅迎泽;李婧【作者单位】中北大学机械工程学院【正文语种】中文【中图分类】TG663【相关文献】1.超声珩磨作用下单双空化泡振动系统动力学对比分析2.基于 SPH-FEM的超声珩磨空化微射流冲击研究3.超声空化对软性磨粒流切削效率和质量的影响4.超声空化泡溃灭冲击波作用固壁面的实验研究5.超声珩磨作用下磨削液空化泡的共振频率因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

激光微织构表面水滴撞击动力学行为特性研究

激光微织构表面水滴撞击动力学行为特性研究
石博;王一凡;白娟;杨广峰;崔静
【期刊名称】《激光与红外》
【年(卷),期】2024(54)4
【摘要】为了探究低韦伯条件下,微织构超疏水表面的液滴撞击动力学行为特性,利用激光微织构技术在航空用材Ti 6Al4V试样表面用不同扫描速度的纳秒激光制备出三角纹理微纳织构,借助高速摄像实验平台研究水滴撞击水平表面和倾斜表面动力学行为特性。

实验结果表明,水滴冲击平表面高度越高,空气越不容易进入片层,使最大铺展系数增加;与平表面相比,相同高度的斜表面滑移时更多空气进入片层,最大铺展系数最小;其中在扫描速度为100mm/s的工况下,表面凸起占比达到64611,表面纳米颗粒最大,微米颗粒最多,表面的静态接触特性与动态接触特性最优。

受表面结构和表面能协同作用共同影响水滴弹离表面的状态。

本实验可为航空领域制备超疏水、主动防除冰表面提供一定参考。

【总页数】6页(P516-521)
【作者】石博;王一凡;白娟;杨广峰;崔静
【作者单位】中国民航大学航空工程学院;山西通用航空职业技术学院
【正文语种】中文
【中图分类】TN249;O436
【相关文献】
1.做好激光表面微织构技术的“大文章”——记江苏大学激光表面微智造重点实验室研究团队
2.TC4微织构表面液滴撞击特性实验研究
3.水滴撞击非牛顿除冰液液膜动力学行为特性数值研究
4.SiC表面水滴型微织构的水润滑特性研究
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

HMX粒度级配对HMXF2641输出能量的影响

Symp . on Detonation[C], 1989: 12-14. [4] 闻利群. 粒度~ 粒度级配与质量~ 密度的关系[D]. 太原: 华北工学院, 1995. [5] 胡庆贤. 关于炸药能量的讨论[J]. 火炸药学报, 2000, ( 2) : 42-43. [6] 吕春玲, 狄建华, 刘玉存. HMX/ F2641 混合炸药输出钢凹值与爆压关系的研究 [J ]. 华北工学院学报, 2000, ( 4) : 368-
体炸药; 用喷射细化重结晶法得到 1~ 2 Mm( 细D 的 HMX 主体炸药O 级配按粗= 中和中= 细的原则进行其级配比例分别为 1= 1 1= 2 1= 3 1= 4 1= 5 1= 6O
1. 2 HMX/ F2641的制备与压药用水悬浮法将级配好的 HMX 炸药与 F2641粘结剂按 95= 5 的质量比进行混合造粒得到 HMX/ F2641
混合炸药的爆压值9随着中粗颗粒与细化颗粒级配比例的变化 HMX 的粒度级配对 HMX/ F2641能量输出
的影响较明显且随着主体炸药中细颗粒所占比例的增大混合炸药的能量输出增大9随着粗颗粒与中粗
颗粒级配比例的变化 HMX 粒度级配对混合炸药 HMX/ F2641能量输出的影响不明显O
2 理论模拟
速率的 3 个主要因素, 提高冲击波压力~ 减小炸药的颗粒尺寸以及减小孔隙率均有利于燃烧向爆轰过渡O
显然, 该模型模拟结果与试验结果一致O
3 理论分析
( 1) 非均质炸药的起爆理论分析表明, 炸药颗粒越细, 其比表面积越大, 对爆轰成长阶段的化学反应速率的影响越大O 当两种颗粒级配后, 随着主体炸药中细颗粒所占比例的增大, 炸药的比表面积迅速增大, 一方面使得炸药的体积反应速率增大, 爆轰传播的速度加快, 炸药的能量输出有升高趋势; 另一方面爆轰反应进行得愈快, 其化学反应区愈窄, 侧向膨胀引起的能量损失相对愈小, 导致炸药的能量输出也有升高趋势O 所以颗粒级配可以改变混合炸药的能量输出, 且随着较细颗粒所占比例的增大, 炸药的能量输出有明显升高趋势O

TATB 基和 CL-20基 PBX 炸药爆轰波拐角性能的实验研究

TATB基和CL-20基PBX炸药爆轰波拐角性能的实验研究郭向利，韩勇，曹威，段英良，冉剑龙，卢校军【摘要】摘要：为研究TATB基和CL-20基PBX爆轰波的拐角性能，采用蘑菇(Mushroom)试验计算了含95%TATB基(PBX-Ⅰ)、CL-20基(PBX-Ⅱ)及添加了铝粉的CL-20基(PBX-Ⅲ)炸药药柱在起爆直径10mm和6mm条件下的出射角、熄爆角及延迟时间，讨论了3种PBX炸药的爆轰传播特征和拐角性能。

结果表明，起爆直径为10mm时，PBX-Ⅰ的出射角和熄爆角(22.7°和31.9°)明显小于PBX-Ⅱ的出射角和熄爆角(均为90°)；起爆直径为10mm和6mm时，PBX-Ⅱ和PBX-Ⅲ的出射角和熄爆角均为90°，都能够传播为类似球形。

对于CL-20基PBX，随着铝粉的加入和起爆直径的减小，其炸药半球均能够达到可靠传爆状态，具有较好的拐角性能。

TATB基PBX炸药药柱的出射角和熄爆角均显著减小，表明TATB基PBX炸药药柱的拐角性能较差。

3种PBX 炸药的拐角性能优劣顺序为：PBX-Ⅱ>PBX-Ⅲ>PBX-Ⅰ。

【期刊名称】火炸药学报【年(卷),期】2015(000)005【总页数】5【关键词】爆炸力学；爆轰波；拐角性能；TATB；CL-20；高聚物黏结炸药；PBX引言拐角性能是炸药装药爆轰波的一个重要特性，是武器设计时必须考虑的重要参数之一，对于研究炸药性能、合理设计弹体、构型件以及设计爆炸逻辑网络等有着十分重要的意义。

美国Cox和Campbell[1]利用多狭缝扫描技术观察了PBX-9502炸药爆轰波拐角现象，得到炸药装药中不爆轰区域的大小；Hill等[2]建立了蘑菇(Mushroom)试验，研究了钝感高能炸药的传爆性能，其优点是主炸药形状比较接近实际的传爆装置，可以获得整个爆轰前沿的波形，观察面与实际爆轰阵面接近；黄毅民[3]对TATB基炸药开展了Mushroom试验研究，结果表明，颗粒度及炸药半球直径对爆轰波输出端面波形有影响；韩勇[4]利用有限元动力学软件LS-DYNA，从理论上研究了HMX基PBX-9404和TATB基PBX-9502爆轰波的拐角性能。