垂直旋转流场中单颗粒运动状态判别及受力分析

论文摘要

为研究单颗粒在旋转流场中的运动状态及受力情况,以毫米级球形颗粒为例,利用旋转流场颗粒运动装置,通过使用摄像机记录颗粒在流场中的运动轨迹以获取其运动参数,分析了不同转速和颗粒直径条件下颗粒的运动轨迹,拟合得到了颗粒运动状态判别公式以及颗粒运动轨迹公式,分析了颗粒在旋转流场中的受力情况。结果表明,颗粒在旋转流场平衡状态下运动状态主要分为两类,一类是未离开壁面保持静止,另一类是离开壁面保持稳定周向运动;颗粒进行周向运动的轨迹为椭圆形,并且圆心随着转速的增大靠近旋转中心,而随着粒径的增大靠近壁面;颗粒在旋转流场的运动过程中主要受到离心力和旋转科式力作用。

论文目录

• 1 引 言
• 2 实验研究
•   2.1 实验装置
•   2.2 实验方法
• 3 理论分析
•   3.1 颗粒在旋转流场中的受力分析
•     （1） 通常用有效重力Fe表示重力与浮力:
•     （2） 旋转流场中的曳力与颗粒和流体的相对速度成正比[16]:
•     （3） 当颗粒在旋转流场中做加速运动时, 颗粒在流场中会受到附加质量力的作用[17]。
•     （4） 在旋转流场中, 液体压力的不均匀会引起压力梯度力, 其大小为
•     （5） 颗粒在旋转流场中受到的离心力为Fcent=mpω2rp （9）
•     （6） 颗粒在旋转流场中受到的旋转科式力为
•   3.2 颗粒速度与加速度计算
• 4 单颗粒在旋转流场中运动状态判别及运动轨迹分析
•   4.1 单颗粒运动状态判别
•   4.2 单颗粒在垂直旋转流场中的运动轨迹
• 5 单颗粒在旋转流场中的受力分析
• 6 结 论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 赖科,马欣

关键词: 单颗粒,旋转流场,运动状态,运动轨迹,受力分析

来源: 计算力学学报 2019年01期

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 力学

单位: 西南石油大学机电工程学院

基金: 国家重点研发计划(2016YFC0304008)资助项目

分类号: O359

页码: 59-64

总页数: 6

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