【原创】沙漏流量速度和加速度的关系(关于毕导视频我的一些笔记和想法)

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【原创】沙漏流量速度和加速度的关系(关于毕导视频我的一些笔记和想法)

2024-07-10 20:46| 来源: 网络整理| 查看: 265

 让我们先以文字的方式回顾一下毕导老师所说:

 1、颗粒流:一堆沙粒固体小球集合而成(沙子、雪、大米的运动)。

   ①颗粒流重要特点:颗粒流从小孔流出速度不受容器形状,颗粒多少影响(Janssen公式)

  2、巧妙的拱形结构与破裂:在沙粒逐渐下漏过程中,会出现类似共性的坚固结构,阻碍沙粒的下漏(图 1图2),而这会在左右晃动下破裂,从而停止了对沙粒下漏的影响。

图1图2

三、探究沙粒加速度

  在阅读查找关于颗粒流流量速度公式过程中,我发现颗粒物流速是和Beverloo公式有关。由于目前Beverloo公式尚有争议,我暂且忽略颗粒度大小、洞孔大小、空气湿度、形状等对公式的影响,只使用流速的基本定量分析即公式:

        

  F为颗粒通过洞口流量,ρ为材料密度,CF为无量纲数,A为横截面积,g为重力加速度。因此可以看出,若颗粒一定,重力势能无变化,则F为定值。但是如果我们改变重力势能,即增大重力加速度g,那么F会增大。那么我们可以给沙漏中的沙粒增加一个像空腔方向的加速度,就可以加速沙粒下漏。

讲讲我的想法【原创】

  1、上述实验过程仅是理论分析,在真正实验过程中是否使用此种方式可以加速下漏却无法得知,在阅读图3所示文章中发现其对Beverloo公式进行了修正,其认为有必要考虑颗粒物质在其直径极其细小,比表面积急剧增大的情况下,颗粒物对于同样直径的洞口流量随颗粒物直径大小呈正相关的特殊现象。这指导我们不能一昧的看待事物,而是要辩证地,多变化的看待。

图3

  2、在搜索过程中,我也发现B站的UP主THU毕导也探究了本次课题,我在观看过程中发现了一些疑问:例如其所述Janssen公式中若容器形状为筒体则其应力会在填充到一定深度时达到定值,从而证明了沙粒下漏的速度是匀速的,然而这对沙漏似的圆锥容器却并不适用。

  所以我又查阅了关于Janssen公式中锥体应力的推导发现:锥体应力在锥体顶角附近与u距顶角的距离成正比,因此并非定值。尽管如此,其推导过程中所用锥体为封闭容器,也与沙漏似锥形顶部开口容器并不相同,所以我们大胆猜想:如若椎体容器底部开出一个小洞,即令推导所使用的锥体容器中的粉体下漏,那么所有颗粒均会到达相等应力的时刻,那么此时就可以认为颗粒流流速与颗粒多少,容器形状无关,进而补充说明了毕导的推论。

以上均为个人想法,如有不同请多多指正



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