摘要
铁磁性颗粒由于其具有的铁磁性，被广泛的应用于化工环保、生化工程、能源等各个领域，由于磁场具有的穿透性质，因此对于采用铁磁性颗粒的系统，可通过改变磁场控制系统内颗粒的运动状态。在本文中，通过数值模拟的方法研究了铁磁性颗粒在磁场中的运动变化，为铁磁性颗粒在磁场中应用提供了参考依据。本文主要研究的内容如下:首先，基于传统的磁化模型，采用相对参考系转换方法，提出了适用范围更广的修正P-E磁化模型，该模型可以计算铁磁性颗粒在任意方向磁场作用下所受磁化力，在此基础上搭建有限体积法与离散元颗粒单元法耦合模拟环境，验证了修正P-E磁化模型的精确性。 其次，采用有限体积法与离散元颗粒单元法耦合，模拟铁磁性颗粒在磁场中的运动，对比不同磁场方向与不同大小磁感应强度对铁磁性颗粒运动的影响，通过颗粒分布、颗粒速度矢量、颗粒总能量变化，三个方面进行分析。得出结论:铁磁性颗粒在磁场中成链方向与磁场方向保持一致，沿磁场方向相互吸引，垂直磁场方向相互排斥;改变磁感应强度可以适当缓解颗粒分层现象，伴随磁感应强度升高，成链速度越快，达到稳定状态所需时间越短。 最后，采用有限体积法与离散元颗粒单元法耦合，模拟多组分颗粒在磁场中的运动，对比了铁磁性颗粒与惰性颗粒在不同配比下在不同磁场条件下运动的影响，同样从三个方面进行分析。得出结论:多组分颗粒系统中，铁磁性颗粒依旧保持成链特性，但成链速度与长度降低;当铁磁性颗粒占比提高，使得铁磁性颗粒初始能量升高，颗粒成链数量增多，聚链长度增加，约束惰性颗粒能力增强;当施加含有倾角的磁场时，随着铁磁性颗粒占比升高，铁磁性颗粒达到稳定状态需要的时间逐渐降低。 本文所研究的内容以及得出的结论，为铁磁性颗粒在磁场作用下的运动规律提供了理论支持，对于工程实际过程提供了参考，也为进一步研究铁磁性颗粒在不同磁场环境中的运动提供了一定的思路。
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