当前位置:首页 >> 学术资讯 >> 干货分享

深圳国际研究生院景路合作在颗粒物质流动过程基础力学研究中取得新进展

2024/04/16

 颗粒物质的流动是一种普遍的物理现象,与海底滑坡碎屑流、河流泥沙运动等自然过程以及深海矿物开采、输送等工业应用密切相关。颗粒运动和湍流曾被《科学》(Science)期刊共同列为125个科学难题之一,特别是在多组分颗粒物质的流动过程中,形状、粒径、密度等物理性质各异的颗粒会发生复杂的碰撞、分选、拥塞现象并与间隙流体相互作用,因此用现有颗粒流理论进行描述具有较大难度。其中,颗粒在流动过程中所受阻力的数学模型还存在很大的不确定性。

近日,清华大学深圳国际研究生院景路助理教授及其合作者通过计算机模拟和理论分析,对单个颗粒在颗粒流内部运动过程中的阻力进行了精细刻画。该研究发现,颗粒流阻力与传统流体力学中斯托克斯定律所描述的阻力非常相似,阻力系数和“颗粒雷诺数”之间存在简洁的反比关系,而且这一关系在五个数量级左右的颗粒雷诺数范围内成立。然而,与传统斯托克斯定律不同的是,颗粒流阻力的前置系数不是常数,而是与颗粒粒径比、密度比和流场惯性数等因素相关的函数,这也反映了颗粒流与粘性流体的主要差异:前者主要通过颗粒之间的碰撞和摩擦消耗能量,而后者则通过粘性作用消耗能量。此外,该研究还探讨了不同颗粒在流动过程中的粘性-惯性流态转换、颗粒流阻力具体数学模型表达,以及该模型在复杂组分颗粒流分选过程模拟中的应用。此前,景路及合作者已在相关研究中取得系列进展,并逐步形成了一套较为完整的非均匀颗粒物质流动分选模型体系。

颗粒流三维数值模型剖面渲染图

20230103-颗粒流三维数值模型剖面渲染图及颗粒阻力计算结果2-景路-深圳国际研究生院.png

颗粒阻力计算结果

上述成果以“颗粒剪切流动中的阻力:流态、标度关系及其在颗粒分选中的应用”(Drag force in granular shear flows: regimes, scaling laws and implications for segregation)为题发表在《流体力学期刊》(Journal of Fluid Mechanics)上。

论文第一作者为清华大学深圳国际研究生院景路助理教授,通讯作者为美国西北大学机械工程系理查德·卢普托(Richard M. Lueptow)教授,合作者还包括美国西北大学胡里奥·奥提诺(Julio M. Ottino)教授和保罗·乌姆巴诺瓦尔(Paul B. Umbanhowar)教授。


版权声明:
文章来源清华大学新闻,分享只为学术交流,如涉及侵权问题请联系我们,我们将及时修改或删除。

相关学术资讯
近期会议

2026年第五届算法、数据挖掘和信息技术国际会议(ADMIT 2026)(2026-10-16)

2026年第三届先进机器人, 自动化工程与机器学习国际会议(ARAEML 2026)(2026-10-23)

2026年人工智能与机器人系统国际会议(ICAIRS 2026)(2026-10-23)

2026年第六届控制理论与应用国际会议(ICoCTA-2026)(2026-10-23)

第八届智能控制、测量与信号处理国际学术会议(ICMSP 2026)(2026-10-28)

第四届人工智能与自动化控制国际学术会议(AIAC 2026)(2026-10-28)

第十届电气、机械与计算机工程国际学术会议(ICEMCE 2026)(2026-10-30)

2026年农田水利、灌溉工程与节水技术国际会议(ICIEWTFWC 2026)(2026-10-30)

2026年土木水利材料与高性能结构国际会议 (CHMHS 2026)(2026-10-30)

2026年国际可再生、可持续能源和智能技术会议(2026-10-30)

2026年机械应用,能源与物理力学国际会议(MAEPM 2026)(2026-10-31)

2026年航空航天工程与无人机技术国际会议(ICAEUAVT 2026)(2026-11-6)

2026物理学、工程力学与智能制造国际会议(PEMIM 2026)(2026-11-9)

2026年应用物理学与光电子技术国际会议(ICAPOT 2026)(2026-11-12)

2026年应用力学、结构工程与智慧建造国际会议(AMSESC 2026)(2026-10-22)

2026年云计算、机器学习与计算机应用国际会议(CCMLCA 2026)(2026-10-14)

2026制造工程、光电材料与器件国际会议(MEOPMD 2026)(2026-11-13)

2026年计算建模、数学与大数据国际会议(CMMBD 2026)(2026-10-15)

2026年机械仿真,自动化与机电系统国际会议(MSAMS 2026)(2026-11-20)

2026年智能机械、先进材料与工业自动化国际会议(IMAIA 2026)(2026-10-24)

小贴士:学术会议云是学术会议查询检索的第三方门户网站。它是会议组织发布会议信息、众多学术爱好者参加会议、找会议的双向交流平台。它可提供国内外学术会议信息预报、分类检索、在线报名、论文征集、资料发布以及了解学术资讯,查找会服机构等服务,支持PC、微信、APP,三媒联动。