边界对颗粒物质与探测棒间静摩擦力的影响

拉强度与其交联密度成正比。

纳米氧化锌的加入加深了胶料的硫化程度，使得单位体积内交联点的数目增多，提升了胶料的交联密度，因此提高了胶料的抗拉强度。

抗拉强度/M P a图2 不同氧化锌胶料的抗拉强度2.3 胶料的摩擦系数图3为不同氧化锌胶料的摩擦系数。

由图3可见，添加纳米氧化锌胶料摩擦系数稳定值为0.57，而含普通氧化锌胶料的为0.66，纳米氧化锌的加入使得胶料摩擦系数下降了13.6%，添加纳米氧化锌胶料的摩擦磨损性能优异。

分析认为：纳米氧化锌由于粒径小，具有极高的活性，提高了胶料交联密度，使得承载外界机械载荷的有效分子链数目增多[5]，分子链不易被外界应力破坏，因此具有较佳的耐磨损性能。

摩擦系数时间/s图3 不同氧化锌NBR摩擦系数随时间变化曲线3 结论(1)与普通氧化锌胶料相比，丁腈橡胶氧化锌纳米复合材料具有更高的交联密度，抗拉强度提升了9.5%，摩擦系数下降了13.6%，表现出优异的力学性能与耐磨损性能。

(2)由于纳米氧化锌粒径小、活性大，使得其在硫磺硫化体系中的活化作用得到大大增强，硫化胶的使用性能得到全面改善。

(3)丁腈橡胶氧化锌纳米复合材料交联程度得到显著提高，致密的交联网络将有效抵御外界液体介质如原油等对胶料基体的溶胀，这在一定程度上将进一步提升原有丁腈橡胶的耐介质溶胀性能，拓宽了丁腈橡胶在石油化工领域中的应用范围。

参考文献：[1]王世杰，李勤.潜油螺杆泵采油技术及系统设计[M].北京：冶金工业出版社，2006.[2]唐黎明,王世杰,吕晓仁,等.硫化温度对丁腈橡胶力学及摩擦学性能的影响[J].润滑与密封,2017,42(4):70-73.[3]唐黎明,王世杰,吕晓仁，等.干摩擦条件下氧化锌对丁腈橡胶摩擦磨损行为的影响[J].高分子材料科学与工程，2016,32(11):98-101.[4]杨清芝.现代橡胶工艺学[M].北京:中国石化出版社,1997.[5]Majid Delpassand.Progressing cavity pump design optimization for abrasive applications[J].Journal of Petroleum Technology,1997，(7):731-732.流道边界层附近颗粒运动规律仿真研究彭阳生 胡艳娇 韦陈子炜 王真阳 冯莹(中国民航大学，机场学院， 300300)摘要：颗粒在湍流边界层中的运动和分布是典型的两相流问题，广泛存在于各种自然现象中和工程实际中，与运输和工业技术领域有广泛的联系，比如化学工程的流体输送等。

2023-2024学年广东省江门市创新班九年级（上）联考物理试卷（10月份）一、单选题：本大题共10小题，共30分。

1.如图所示是摄影爱好者捕捉到的“乌鸦骑乘老鹰”的精彩画面，下列能描述图中两者相对静止的成语是()A.分道扬镳B.背道而驰C.并驾齐驱D.各奔东西2.英国科学家切断番茄植株的茎，用人耳倾听没有引起任何听觉.但在靠近茎的切口处放置录音机录音，然后用超大音量、超低速度播放，居然能清晰地听到“尖叫”声。

这说明，番茄植株遭受伤害后，会发出()A.响度很大的次声B.响度很大的超声C.响度很小的次声D.响度很小的超声3.在一个密闭的屋子里，有人建议用正在工作的电冰箱降低室内平均温度，正确的做法是()A.打开电冰箱的门B.降低制冷温度后，再打开电冰箱的门C.升高制冷温度后，再打开电冰箱的门D.拔掉电源，打开电冰箱的门4.如图所示，取两个相同的验电器A和B，使A带负电，B不带电，用带有绝缘手柄的金属棒把A和B连接起来。

下列说法正确的是()A.金属棒中瞬间电流的方向从A流向B，B金属箔的张角增大B.B中负电荷通过金属棒流向A，B金属箔的张角减小C.A中正电荷通过金属棒流向B，同时B中负电荷通过金属棒流向AD.A中负电荷通过金属棒流向B，A金属箔的张角减小5.一艘科考船对某海域的海底形状利用声呐系统进行了测绘。

具体方法是：在经过该海域水平面等间距的A、B、C、D、E五个位置时，向海底定向发射超声波，测得回收信号的时间分别为、、、、。

根据时间，求出海底与海平面的距离，就可以绘出海底的大致形状，则该海域海底的大致形状如图中的()A. B. C. D.6.根据表格中的数据，下列说法中正确的是()物质铝铁铜水煤油密度比热容A.将质量和温度都相等的铜块和铝块放在同一冰面上，铜块熔化的冰会更多一些B.用同样的酒精灯给质量相等、初温相同的水和煤油加热相同的时间后，发现水中的温度计示数较高C.初温、质量相同的铁和铜，吸收相同的热量后互相接触，内能从铜转移到铁D.加热质量相同的铜和铝，其吸收热量与升高温度的关系图像如图所示，其中图线a表示的是铜7.如图，体积相同的两个物体A、B用不可伸长细线系住，放入水中后，A刚好完全浸没入水中，细线被拉直。

双铁块约束的2纳米颗粒（金刚石和二氧化硅）摩擦学性能的分子动力学模拟关键词：金刚石纳米颗粒二氧化硅纳米颗粒分子动力学摩擦学行为摘要通过分子动力学模拟对金刚石和二氧化硅（SiO 2）纳米粒子的摩擦学行为进行了检查；四例模拟。

在低速和低负载下，纳米颗粒把两个块彼此分离，并起着球轴承的作用。

由于行动的纳米颗粒，塑料变形，温度分布，和摩擦力均得到改善。

然而，当负载增大时，变形，进而引起滚动效应的损失，会产生纳米SiO 2颗粒的破碎。

没有纳米粒子，传输层在高速和低负载形成。

这2纳米颗粒提供了一定时间的支撑。

然而，在高的速度和高负载，在一个短的滑动时间内这些纳米粒子的支持效果变遗失。

引言添加纳米颗粒大小为1～120纳米的润滑油作为减摩抗磨添加剂在最近几年已收到显着的注意。

实验结果表明，各种纳米粒子如金属，金属氧化物，硫化物，非金属和稀土可以提高减摩抗磨性能的润滑油。

然而，这些纳米粒子的润滑机制仍不能被完全理解。

这些润滑机制目前主要通过实验方法研究。

事实上，研究人员已经提出了几种机制，这些机制是基于扫描电子显微镜图像和能量色散谱谱的磨损表面的分析。

这些机制包括：（一）（a）滚动摩擦（b）第三体材料（c）表面保护膜和（d）自修复效应。

然而，这些机制是揣摩性的，即，仅仅根据实验结果，但缺乏理论支持与直接证据。

表示，一般试验中的润滑状态是边界润滑，薄膜润滑，和弹流润滑。

此外，纳米粒子的润滑机理随着润滑状态的变化而变化。

还有关于导致减摩抗磨纳米润滑表面的主导机制没有达成共识。

例如，ghaednia和杰克逊是不确定是否纳米粒子，可以转动可以起到纳米球轴承的作用，可能会引起磨粒磨损，或在粗糙的顶部形成tribolayers。

周和李质疑是否真的是纳米金刚石颗粒真的会表现出滚珠轴承的作用。

这些问题是不容易解决的实验。

因此，对于他们的决心，额外的研究方法是必不可少的。

对于纳米摩擦学行为的实验研究，分子动力学模拟方法一般是认为是一个非常有用的补充工具。

纳米材料四大效应及相关解释四大效应基本释义及内容：量子尺寸效应：是指当粒子尺寸下降到某一数值时，费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级或者能隙变宽的现象。

当能级的变化程度大于热能、光能、电磁能的变化时，导致了纳米微粒磁、光、声、热、电及超导特性与常规材料有显著的不同。

小尺寸效应：当颗粒的尺寸与光波波长、德布罗意波长以及超导态的相干长度或透射深度等物理特征尺寸相当或更小时，晶体周期性的边界条件将被破坏，非晶态纳米粒子的颗粒表面层附近的原子密度减少，导致声、光、电、磁、热、力学等特性呈现新的物理性质的变化称为小尺寸效应。

对超微颗粒而言，尺寸变小，同时其比表面积亦显著增加，从而产生如下一系列新奇的性质。

表面效应：球形颗粒的表面积与直径的平方成正比，其体积与直径的立方成正比，故其比表面积（表面积/体积）与直径成反比。

随着颗粒直径的变小，比表面积将会显著地增加，颗粒表面原子数相对增多，从而使这些表面原子具有很高的活性且极不稳定，致使颗粒表现出不一样的特性，这就是表面效应。

宏观量子隧道效应：当微观粒子的总能量小于势垒高度时，该粒子仍能穿越这一势垒。

近年来，人们发现一些宏观量，例如微颗粒的磁化强度，量子相干器件中的磁通量等亦有隧道效应，称为宏观的量子隧道效应。

四大效应相关解释及应用：表面效应球形颗粒的表面积与直径的平方成正比，其体积与直径的立方成正比，故其比表面积(表面积/体积)与直径成反比。

随着颗粒直径的变小比表面积将会显著地增加。

例如粒径为10nm时，比表面积为90m2/g；粒径为5nm时，比表面积为180m2/g；粒径下降到2nm时，比表面积猛增到450m2/g。

粒子直径减小到纳米级，不仅引起表面原子数的迅速增加，而且纳米粒子的表面积、表面能都会迅速增加。

这主要是因为处于表面的原子数较多，表面原子的晶场环境和结合能与内部原子不同所引起的。

表面原子周围缺少相邻的原子，有许多悬空键，具有不饱和性质，易与其它原子相结合而稳定下来，故具有很大的化学活性，晶体微粒化伴有这种活性表面原子的增多，其表面能大大增加。

必备考点素养评价素养一物理观念考点圆周运动的临界极值问题1.临界状态:当物体从某种特性变化为另一种特性时发生质的飞跃的转折状态,通常叫作临界态,出现临界态时,既可以理解为“恰好出现”,也可理解为“恰好不出现”。

2.常见的临界态种类:(1)轻绳类:轻绳拴小球在竖直面内做圆周运动,过最高点时临界速度为v=,此时轻绳拉力为0。

(2)轻杆类:小球过最高点的临界条件v=0。

(3)汽车过拱形桥,如图所示,当压力为零时,即mg-m=0,v=是汽车正常过拱形桥的临界速度,v<是汽车安全过拱形桥的条件。

(4)摩擦力提供向心力:物体随水平转盘一起转动,汽车在水平路面上转弯(如图所示),当静摩擦力达到最大时,物体的速度也达到最大,由F m=m得v m=,这就是物体以半径r做圆周运动的临界速度。

3.临界的关键词转化:学业评价1.(水平2)如图所示,半径为r的圆筒,绕竖直中心轴OO′旋转,小物块a靠在圆筒的内壁上,它与圆筒内壁间的动摩擦因数为μ,最大静摩擦力与滑动摩擦力相同,现要使a不下落,则圆筒转动的角速度ω至少为( )A. B. C. D.【解析】选D。

对物块受力分析知F f=mg,F N=mω2r,又由于F f≤μF N,所以解这三个方程得角速度ω至少为,D选项正确。

2.(水平4)(多选)如图所示,在水平转台上放一个质量M=2 kg 的木块,它与转台间最大静摩擦力F fmax=6.0 N,绳的一端系在木块上,穿过转台的中心孔O(孔光滑,忽略小滑轮的影响),另一端悬挂一个质量m=1.0 kg 的物体,当转台以角速度ω=5 rad/s匀速转动时,木块相对转台静止,则木块到O点的距离可能是(g取10 m/s2,M、m均视为质点) ( )A.0.04 mB.0.08 mC.0.16 mD.0.32 m【解析】选B、C、D。

当M有远离轴心运动的趋势时,有:mg+F fmax=Mω2r max当M有靠近轴心运动的趋势时,有:mg-F fmax=Mω2r min解得:r max=0.32 m,r min=0.08 m即0.08 m≤r≤0.32 m。

山西大学学报(自然科学版)31(4):543～546,2008Journal of Shanxi U niversity(N at.Sci.Ed.) 文章编号:025322395(2008)0420543204颗粒物质表面摩擦性质研究①张忠政,胡　林,刘艳辉,曲东升,李霖渊,白光富,汤　燕(贵州省光电子技术与应用重点实验室,贵州大学理学院物理系,贵州贵阳550025)摘　要:颗粒物质的摩擦性质与普通的固态物质有很大的区别.通过两颗粒层表面间的相互摩擦实验发现:(1)表面粘有固定颗粒的滑块与离散颗粒层表面发生相对运动时,最大静摩擦力随颗粒层中颗粒尺寸的增大而减小;(2)滑块受到的滑动摩擦力与颗粒层数有关,颗粒层数小于三层时,滑块受到的滑动摩擦力随颗粒层数增加而增加,当颗粒层数大于等于三层时,滑块受到的滑动摩擦力不再增加.通过拟合得到最大摩擦力F与尺寸R满足F=A+B exp(-R C)关系.关键词:颗粒物质;颗粒界面;滑动摩擦力中图分类号:O313.5 文献标识码:A0　引言颗粒物质[1-3]的概念是1991年诺贝尔奖获得者法国科学家D e Gennes提出的.颗粒物质一般是指颗粒尺度范围在1Λm～104m之间的大量离散颗粒的聚集体系.对于尺度在1Λm以上的宏观物体,经典力学给出了描述单个物体运动状态的精确解.然而,大量颗粒组成的体系具有其独特而又奇异的现象和性质.例如:堆放在水平地面的沙砾堆,其底部中央所受的压力最小——压力凹陷效应[4];在粮仓中添加谷粒时,粮仓底部的压力会随着堆积高度的增加而出现压力饱和——粮仓效应;运输坚果时,由于车辆的振动,车上装载的坚果大的全部跑到表面,小的沉到底部,出现所谓“巴西坚果效应”[5]等等.人们在研究静态颗粒体系时发现颗粒物质表现出的很多性质与其内部应力的分布有着密切的联系.应用光弹物质进行实验研究发现,颗粒物质内部的应力分布呈网状非均匀分布[6].Hovath[7]等人把一根圆棒插入颗粒中,通过测量拉出圆棒所需的力来测量颗粒的摩擦力,发现棒受到的最大静摩擦力随堆积密度C呈指数增长:F(C)=ke C C3.胡林[8,9]等人通过提拉颗粒中的圆棒,测量了颗粒填充高度为0.05m～1.0m范围下,最大静摩擦力F随颗粒堆积高度h的变化关系,结果表明:当h很小时,F近似与D h2成正比;而当h很大时,F近似与D h成正比,间接证明了粮仓效应.S.N asuno等人[10]研究了滑块在颗粒表面做剪切运动时,颗粒内部出现的局部重组现象,发现在低速剪切情况下,滑块会交替出现粘滞与滑动现象(简称粘滑现象).杜学能[11]等人的实验也观测到探测棒在颗粒物质中穿行时(竖直方向剪切),滑动摩擦力存在周期性滑阻现象.那么,颗粒表面受到水平方向剪切时,产生的粘滑现象与颗粒尺寸、颗粒层数关系如何?剪切速率与滑块受到的滑动摩擦力是否有关?滑块的重量与运动阻力以及颗粒排列结构变化之间的关系如何?我们针对以上问题开展了实验研究,试图从实验结果深入理解颗粒层内部的结构重组机制与相关因数之间的关系.1　实验装置与方法实验装置如图1(P544)所示:一钢板片固定在一灵敏度为0.001kg的传感器上面,传感器与电动平移①收稿日期:2007212211 基金项目:国际合作项目(20072400112);贵州省省长基金(2006215);组织部高层次人才特助基金(2006008) 作者简介:张忠政(19822),男,山东枣庄人,硕士研究生,研究方向:颗粒物质.图1　实验装置F ig .1　Experi m ent equi pm ents台刚性连接.测量时,将底部粘有颗粒珠的滑块轻轻放置于颗粒层表面上(颗粒层是由经过标准筛筛选过的颗粒组成的,其尺寸范围是平均值±0.1mm ,文中所标颗粒直径均为其平均值),水平位移系统带动传感器以设定的速率运动,通过钢板片推动滑块(滑块长为103mm ,宽为51.5mm ,滑块下表面粘有直径为0.4mm 的颗粒)移动,传感器将钢板片感受到的力转换成电信号,经A D 转换器输入到电脑,电脑自动采集和存储数据,并在电脑屏幕上绘出受力曲线.实验时,把颗粒洗净,烘干.保持实验室内的温度和湿度,以保证颗粒干燥.取十次重复测量数据的平均值作为图4中的实验数据点.2　实验结果图2　单次实验曲线F ig .2　Experi m ent line fo r one ti m e 2.1　摩擦力与颗粒直径的关系图2是滑块在直径为1.3mm 的颗粒层上以0.306mm s速率滑动时,滑块受到的摩擦力与滑动位移的关系曲线.可以看出,滑块在颗粒表面上滑动时受到的滑动摩擦力随某一平均值上下波动.为了测量滑块在不同尺寸颗粒层上运动受到的最大静摩擦力,改用弹性系数较小(k =41.15N m )的钢片进行实验.固定在滑块上面的颗粒尺寸不变,改变颗粒层中颗粒尺寸,实验结果如图3所示.滑快受到的摩擦力在数据采集的开始阶段随着滑动时间线性增加,达到某一定值后突然改变变化趋势.原因是:数据采集的初始阶段,滑块并没有发生移动,传感器测到的是钢片的弹性形变.一旦滑块开始滑动瞬间,对应于曲线上的突变段,即最大静摩擦力,之后的滑动时间对应滑动静摩擦力.实验还表明,摩擦力随颗粒尺寸增大而减小;大颗粒对应的曲线波动较明显.分别测出不同尺寸颗粒层与滑块之间的最大静摩擦力,分析它们随颗粒尺寸变化关系如图4.从图中可以看出,滑块在颗粒层上运动时受到的最大静摩擦力随颗粒尺寸增大而减小,用o rigin 软件对曲线进行拟合满足以下关系:F =A +B exp (-d C ).即F 是颗粒直径d 的函数,A ,B ,C 是拟合参数分别为:A =(0.180±0.008)N ,B =(0.192±0.008)N ,C =(0.9±0.1)mm.图3　滑块在五层颗粒表面上运动受力与颗粒尺寸的关系F ig .3　R elati onsh i p betw een the fricti on and radius w h ilethe cover p late is moving on the five 2layergranvlar 图4　最大静摩擦力与颗粒直径的关系F ig .4　R elati onsh i p betw een the m axi m um sliding recti on and the radius of granular445山西大学学报(自然科学版) 31(4)　2008　2.2　滑动摩擦力与颗粒层数的关系滑块上固定的颗粒直径0.4mm ,颗粒层的颗粒直径为1.3mm ,改变颗粒层的层数实验曲线如图5所示.可以看出:(1)当滑块下面只有一层颗粒时,滑块受到的摩擦力较小而且存在较小的上下振荡;当有颗粒为两层时,摩擦力均值比只有一层颗粒时大,而且曲线上下振荡的振幅增加;当颗粒层为三层时,摩擦力均值比一层、两层时都大,曲线上下振荡的现象不明显.(2)颗粒层数超过三层时,滑块受到的摩擦力与三层的均值基本一致,即摩擦力均值不在随颗粒层数增加而继续增大.通过分析以上实验现象,我们认为原因可能分别是:只有一层颗粒,滑块在其上水平运动时,颗粒层表面颗粒受滑块剪切产生滚动摩擦,部分颗粒会产生滚动重排,表现为摩擦力出现上下波动.当颗粒层为2层时,除了滚动还有表面层颗粒向下层的移动,对底层颗粒造成挤压,由于作用力与反作用力关系,滑块底部受到来自底层的支撑力增大,导致受力曲线振动幅度增大.当颗粒层增加到三层以后,由于颗粒物质独特的力网结构特性,剪切应力和挤压应力,作用到网状结构的各个方向上,当滑块沿水平方向运动时,一方面受到来自各个方向的反作用力,另一方面紧靠滑块的颗粒受粘滞力作用被推到滑块前端,成为前进方向的阻力(实验观察到滑块前端有颗粒的堆积),导致平均摩擦力增大,因此,平均摩擦力的涨落现象被淹没.同时,滑块质量与颗粒层总质量之比达到某一临界值时,滑块受到的摩擦力与颗粒层数无关.图5　不同颗粒层上滑块的滑动摩擦力F ig .5　Sliding fricti on exerted on the cover p late on different granular layers3　结果与讨论滑块底部颗粒与颗粒层之间的接触类似齿轮之间的相互咬合,除了表面或界面的摩擦以外,还要考虑上下层颗粒之间的相互咬合作用,因此,界面间的相互作用比单纯固体滑块在颗粒层上滑动受到的摩擦力复杂.正是由于这种变化的相互作用,当颗粒层的颗粒尺寸相对与固定在滑块底部颗粒尺寸的比值约等于1时,滑块与颗粒层之间接触紧密,故摩擦力大;当颗粒层的颗粒尺寸与滑块底部颗粒尺寸的比值大于1时,摩擦力随滑块底部颗粒尺寸增大而减小;假设颗粒层中的颗粒尺寸无限增大时,就相当于滑块在一平板上运动,于是,摩擦力趋于固体界面之间的摩擦力.另外,由于颗粒层中的颗粒是离散的,当颗粒层只有一层时,离散的颗粒受剪切时很容易发生滚动,这时滑块与颗粒层的摩擦近似为滚动摩擦,摩擦力很小.当颗粒层有两层颗粒时,上层颗粒的滚动要受到下层颗粒的约束阻碍,摩擦力增大.同时,滑块运动时颗粒容易发生排列重组,因此,滑块受到的摩擦力出现准周期振荡,其原因正是颗粒物质的滑阻性质所致[11].当滑块在三层以上颗粒层表面上滑动时,一方面滑块受到来自颗粒物质中各个方向上的应力阻碍,另一方面,滑块移动过程中前端逐渐形成颗粒的堆积,滑块运动阻力增大.图5中的实验现象还表明,当颗粒层数超过三层时,滑块受到的摩擦力与第三层时基本没有变化.这意味着,对于确定质量和表面粗糙的滑块,当直径为1.3mm 颗粒层数达到三层时,滑块底部及下延周围颗粒对滑块的阻力已经达到饱和,即滑块对颗粒层的扰动只影响到上面的三层,三层以下颗粒结构基本不受其影响.自然现象中,一个确定质量(重量)和结构大小的雪橇在雪地上运动时,它的加速度(摩擦力的函数)基本545 张忠政等:颗粒物质表面摩擦性质研究645山西大学学报(自然科学版) 31(4)　2008　不受积雪深度的影响,其物理原因与我们实验结果吻合.参考文献:[1]　陆坤权,刘寄星.颗粒物质(上)[J].物理,2004,33(9):6252635.[2]　陆坤权,刘寄星.颗粒物质(下)[J].物理,2004,33(10):7132721.[3]　肖文波,胡　林.颗粒物质的两个典型效应及其研究现状的分析[J].物理实验,2004,24(3):44246.[4]　VAN EL L,HOW ELL D,CLA R K D.M emo ries in Sand:Experi m ental T ests of 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P rov incial L aboratory f or P hotoelectric T echnology and A pp lication&D ep art m ent of P hy sics,Gu iz hou U niversity,Gu iy ang550025,Ch ina)Abstract:T he fricti on characteristics of granu lar m aterial are differen t from that of o rdinary so lid m atter.B y investigating the fricti on betw een tw o granu lar layers,w e find:1)w hen the cover p late on w h ich granu lar is stuck slides on the discrete granu lar layer relatively,the m ax i m um fricti on reduces w ith the radiu s of granu lar increasing;2)the fricti on exerted on the cover layer relates to the discrete granu lar layers.It is increase w ith the layer num ber increasing,w hen the num ber of discrete granu lar layer is less than th ree.N o sign ifican t change happ en s to the fricti on,w hen the num ber of discrete granu lar layer is increased to th ree o r m o re than th ree.B y fitting,the relati on betw een F and R obeys th is equati on F=A+ B exp(-R C).Key words:granu lar m aterial;granu lar layer;sliding fricti on。

边界条件对二维斜面颗粒流颗粒分布的影响*周英鲍德松张训生雷哲民胡国琦唐孝威（浙江大学物理系杭州310027）摘要实验研究了粗糙边界条件、不同通道宽度以及不同斜面倾斜角下二维颗粒流的颗粒分布，发现颗粒流在稀疏流状态下尽管在现象上表现出类似流体的性质，但由于颗粒流系统的能量耗散,所以颗粒流的速度和密度分布和牛顿流体完全不同，颗粒流在通道中的分布既受通道宽度的影响同时也受重力场的影响，颗粒在通道中以通道中轴线呈对称分布，通道两侧的颗粒密度明显高于通道中间，由于通道中颗粒受剪切力的作用，导致颗粒在通道中的密度分布的变化，通道边界粗糙度明显影响着颗粒流横向分布。

关键词：二维颗粒流；颗粒物质；稀疏流PACC：4630P；4610；8220M1、引言最近几年来已经有许多关于颗粒流运动规律研究的报道，目的是研究影响颗粒流运动状态的主要因素[1-7]，陈唯等人[1]研究了电场作用下管流从稀疏流到密集流的转变。

徐光磊等人[2]的实验分析了斜面上二维颗粒流发生稀疏流到密集流的突变的临界开口D c与初始流量和通道宽度的关系。

鲍德松等人[3]分析了二维传送带上圆片颗粒运动与开口大小及传送带速度的关系，结果表明存在导致传送带上圆片颗粒运动发生变化的临界速度。

在J.C.Tasi等人[4]对斜槽中颗粒流的研究中，通过改变通道出口的大小，颗粒在斜槽上的流动存在均匀密度流（Uniform Dense Flow）、两相流（Two Phase Flow）和加速气态流（Accelerating Gaseous Flow）三种不同的状态，无论是均匀密度流还是两相流，颗粒流动状态都与通道宽度有关，通道边界粗糙度对颗粒流动有明显影响。

另外，Savage[5]认为：颗粒流存在两种极限流动状态,一种是类似于流体的稀疏颗粒流,这类颗粒流颗粒之间的相互作用主要是颗粒之间的相互碰撞,而另一种是准静态颗粒流, 颗粒之间的相互作用则主要表现为摩擦相互作用,但在大部分情况下两种状态将共处于同一颗粒系统中，对于二维垂直通道颗粒流颗粒流的横向速度涨落与通道宽度有关。