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2021.06.01 ~ 2021.06.30
以離散元素法探討顆粒振動床的迴流機制
族群: 跨族群  
主題: 學術研究  
作者 陳琨鈺
學校系所 國立中央大學 機械工程學系
地點 全臺 全部  
研究內容

 本研究採用離散元素法(Discrete Element Method, DEM)探討類二維顆粒振動床的迴流機制,在振動頻率為f=25Hz與振動加速度為12g(g為重力加速度)的條件下,探討不同側壁、不同底壁與不同邊壁傾角對顆粒體在振動床內流動行為的影響。本研究探討振動床邊界條件對顆粒體迴流現象的影響,探討的物理量包含顆粒體的平移速度向量、迴流率、粒子溫度、配位數、粒子體積佔有率及內部應力,並探討這些物理量相互之間的關聯性。本研究證實剪力帶的存在,而且剪力帶趨動顆粒體產生迴流現象,剪力帶的強度亦反映迴流強度,兩側剪應力的方向決定迴流的方向,正向迴流在邊壁上的剪應力為右負左正,逆向迴流在邊壁上呈現右正左負,當剪力帶的方向改變時,迴流的方向隨之改變。研究結果顯示在該振動條件下,顆粒振動床均呈現迴流現象,而且均具有兩個主要迴流包。當垂直側壁有顆粒時,顆粒體呈現正向迴流,當垂直側壁沒有顆粒時,即使底壁有顆粒,顆粒體仍呈現逆向迴流。當兩側邊壁為連續顆粒排列時,內傾角度小於或等於0度,顆粒體呈現正向迴流,相反地,外傾角度大於或等於15度時,顆粒體呈現逆向迴流。當傾角由內傾轉為外傾,中間存在著過渡區,由正向迴流轉變至逆向迴流,而且迴流強度隨著向內(外)傾斜的角度增加而增強。四種不同側壁的振動床與四種不同底壁的振動床,迴流強度皆隨著顆粒間距的增加而下降,但靠近顆粒壁面區域的粒子溫度皆隨著顆粒間距的增加而增加。兩側邊壁的正向應力與剪應力皆隨著顆粒間距的增加而下降,迴流強度亦有相同的趨勢。兩傾斜邊壁的正向應力與剪應力皆隨著向內(外)傾斜的角度增加而增強,迴流強度亦有相同的趨勢。

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