粒径呈幂律分布的颗粒气体中的颗粒分离行为特性

李 睿

(湖北第二师范学院 物理与机电工程学院， 武汉 430205)

粒径呈幂律分布的颗粒气体中的颗粒分离行为特性

李 睿*

(湖北第二师范学院 物理与机电工程学院， 武汉 430205)

采用分子动力学方法模拟了受到边界振动的粒径呈幂律分布的颗粒气体中的颗粒分离行为特性.研究发现当系统受到振动时，模拟区域出现温度梯度，系统出现颗粒分离现象，所有的颗粒都会朝着温度低的区域移动，且大颗粒比小颗粒更趋向于聚集在低温区域；系统大颗粒和小颗粒间的粒径差越大，系统的颗粒分离行为越显著.同时，系统的子区域中的局域粒径分布函数仍然为幂律分布.

颗粒气体； 粒径幂律分布； 颗粒分离

颗粒物质是由大量宏观颗粒组成的体系，在自然界及工业界普遍存在[1].当颗粒混合物(由大小不同的颗粒组成的颗粒系统)被振动、剪切时，系统中的颗粒将按照它们的尺寸大小产生分离，即颗粒分离行为，这种奇特的行为在自然界和生态系统中广泛存在[2-4].在工业上，将颗粒按照它们的大小或者质量的差异进行分离的颗粒分离过程，和与之相反的将不同颗粒进行混合的颗粒混合过程都有着广泛的应用[5-6].对两组分混合颗粒系统(系统含两种颗粒，直径或质量不相等)的理论[7-9]、模拟[10-12]和实验[13-15]研究表明，当系统的颗粒温度的空间分布发生变化或者外力作用于颗粒系统时，均会导致系统出现颗粒分离行为.但是当混合颗粒系统受到均匀加热机制驱动或者受到简单剪切时，系统不会出现颗粒分离现象；……