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《北京科技大学》 2005年
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散体的分形特性和热物性的分形表征

张省现  
【摘要】:本文集物料的粉碎、堆积和堆积体的特性于一体进行了系统研究,分别建立了物料粉碎过程的分形模型、颗粒堆积的计算机模拟模型和散体有效热导率的分形模型,进而从分形的角度对物料颗粒堆积体的特性和热物性进行了分析。 首先,从分形几何原理出发,建立了物料粉碎过程的数学模型,从而揭示了物料粉碎过程的分形特性。在此基础上,分别对粒度分布维数和粒度分布的影响因素进行了分析。通过分形粒度分布与实用粒度分布和常用粒度分布的比较,得出物料粉碎粒度分布的分形本质。实践表明,本模型可用于指导实际物料的粉碎和浆体燃料的制备。 其次,对颗粒的堆积过程进行了简化处理,进而从矢量分析的角度出发,对颗粒堆积的随机过程进行了详细的数学分析,建立了物料颗粒随机堆积过程的计算机模拟模型。以此为基础,用Fortran语言编制了颗粒堆积的计算机模拟程序,并用Matlab软件实现了模拟结果的可视化。 最后,计算机模拟结果表明,颗粒堆积体具有分形特性。计算分析了颗粒堆积体的空隙率与盒维数的壁面效应和它们随粒度分布维数的变化关系,以及它们之间的相互关系。建立了颗粒堆积体有效热导率的分形模型,并分析了有效热导率的影响因素。通过模型预测结果与实测结果的比较,说明本模型可用于实际散体有效热导率的估算,具有一定的理论和实用价值。
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