布朗運(yùn)動(dòng)和流體剪切共同作用下的混凝碰撞核及其應(yīng)用.pdf

1、對(duì)微粒特性的描述在許多工業(yè)領(lǐng)域都有著廣泛和巨大的意義，70％的工業(yè)過程都會(huì)涉及到微粒的處理問題，在這些工業(yè)過程中，一個(gè)普遍的自然現(xiàn)象即是混凝。預(yù)測混凝過程中粒子分布的演化一直是科學(xué)界關(guān)心的問題。
　　混凝動(dòng)力學(xué)模型的平均場理論最初是由Smoluchowski提出的。這個(gè)理論的核心是碰撞頻率函數(shù)，它包含了粒子碰撞過程中非常復(fù)雜的機(jī)制。導(dǎo)致粒子發(fā)生碰撞的機(jī)制有三種:布朗作用、流體剪切作用和差速沉降，在建立混凝模型的過程中，人們通常假設(shè)

2、這三種機(jī)制是獨(dú)立作用的，分別對(duì)其進(jìn)行研究，確定了各自的碰撞頻率函數(shù)。然而，這三種機(jī)制并不是完全獨(dú)立的。雖然通常采用將這幾種作用下的碰撞頻率簡單相加的方式來求得綜合碰撞頻率公式，但這僅僅是一項(xiàng)先驗(yàn)假設(shè)。
　　碰撞頻率函數(shù)的影響因素包括兩個(gè)碰撞粒子的絕對(duì)和相對(duì)大小、粒子間的范德華力、靜電斥力、水動(dòng)力學(xué)力。我們從碰撞概率理論出發(fā)，基于對(duì)流擴(kuò)散方程，推導(dǎo)得到了布朗和剪切兩種機(jī)制共同作用下的碰撞頻率函數(shù)，也稱碰撞核。它是皮克雷特?cái)?shù)、粒子相對(duì)

3、尺度和絕對(duì)尺度的顯函數(shù)。通過對(duì)其進(jìn)行數(shù)值求解，驗(yàn)證了加和假設(shè)的合理性。但是，這個(gè)碰撞頻率函數(shù)是半解析的，在數(shù)值求解其中的積分項(xiàng)的基礎(chǔ)上，擬合得到了依賴于皮克雷特?cái)?shù)和粒子相對(duì)尺度的碰撞頻率的分段近似解析表達(dá)式。并提出了統(tǒng)一的水動(dòng)力學(xué)函數(shù)的近似解析表達(dá)式。
　　建立了離散型的混凝動(dòng)力學(xué)模型，并分別利用綜合碰撞核和加和碰撞核模擬計(jì)算了文獻(xiàn)中混凝實(shí)驗(yàn)的粒子尺寸分布情況。并與文獻(xiàn)中純剪切混凝模擬結(jié)果相比較。計(jì)算結(jié)果表明，加和碰撞核的模擬結(jié)果