新研究描述了沙子如何流动

作者:湛抠亘

<p>Lee Rannals for RedOrbit.com麻省理工学院(MIT)的新研究可能会对工程和制药等众多行业产生影响</p><p>麻省理工学院机械工程系的Ken Kamrin创建了一个模型,可以预测在各种条件下颗粒材料的流动</p><p>沙的行为是部分流体,部分固体,使研究人员很难预测它和其他颗粒物质在各种条件下的流动情况</p><p>有一个更好的沙子流动模型可以帮助优化药物制造和粮食生产等过程</p><p>制作药丸时,谷物大量倒入工业滑槽和筒仓,这可能导致堵塞,既费钱又危险</p><p>现在,Kamrin的模型能够预测谷物流动的位置,无论是通过滑槽还是圆形槽,与实际结果接近完美匹配</p><p> “这种多功能性可以增强土壤和碎片运输现象的模拟,从快速滑坡一直到稳定的长期土壤蠕变,或者在不同位置可能同时发生快速和慢速区域的中间情况,”Kamrin告诉RedOrbit</p><p> Ken在研究过程中表示他的“Eureka!”时刻认识到,为流动乳液提供的简单非局部框架实际上具有必要的形式,使科学家能够看到“在粒状流动中观察到的几种棘手现象</p><p>”乳液和谷物的表现可能相似,但这并不令人意外,因为它们具有一些关键的微结构相似性,“他说</p><p>根据Kamrin的说法,它们都是无定形的,主要由随机包装的物体组成</p><p>他说,这个模型的主要贡献之一是非本地框架</p><p> Kamrin表示,随着流速的减慢,这种模型变得越来越重要</p><p> “非局部图片描述了谷物的运动如何直接受到附近谷物运动的影响,而不仅仅是局部应力,这可以改善各种粒状地质现象的模拟,特别是在地质时间尺度上,”他告诉RedOrbit</p><p>肯修改了现有连续体模型的方程,以计算粒度,然后在几种配置上测试了他的模型</p><p>新模型不仅预测了快速流动的颗粒区域,而且还能够在每个配置的最边缘预测颗粒将缓慢移动的位置</p><p>新模型的预测与相同配置中的逐个粒子模拟密切配合</p><p>他说工程师可以在模型中测试滑槽和槽的形状,以帮助他们在设计或建造处理颗粒材料的设备之前找到最大化流动的几何形状,或减轻危险的墙壁压力</p><p>他的模型可以帮助地质学家了解山体滑坡和雪崩,并帮助工程师提出新的方法来产生更好的沙子牵引力</p><p>肯说,一个大多数人可能认为不会从这种模式中受益的行业将是核电行业</p><p> “最近发生的灾害,如福岛核事故,突显了国际上为设计”防熔“卵石床反应堆所做的努力,”他告诉RedOrbit</p><p> “在卵石床反应堆中,核燃料被包裹在许多台球大小的鹅卵石中,并且在几个月内,鹅卵石的包装像胶球机一样慢慢地通过反应堆排出</p><p>”他说,其中一个工程难点是试图在缓慢排水过程中跟踪反应堆内所有鹅卵石的位置</p><p> “像我们提出的那样的连续模型可以通过预测反应堆内卵石的平均运动来解决这个问题,无论反应堆容器的形状,填充水平或流出速率如何,....