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余艾冰院士:计算是理解颗粒体系的强有力工具
2018月06月21日 发布 分类:行业要闻 点击量:568
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颗粒是除了水之外,人类使用最多的材料类型,有超过70%的工业品和中间产品都是颗粒材料,因此,研究颗粒的性质对工业生产的意义重大。


“在不同条件下,如何优化颗粒大小分布来获得最大堆积密度?”——这是一个粉体工业生产中的常见问题。但对于这个答案,很多时候却需要“经验”才能知道如何实操。


如今粉体产业正坚定朝精细化方向发展,对于粉体的堆积密度、流动性等诸多性质的要求也越发严格,为了得到性能更好的产品,不计其数的研究人员一直致力于对其工业过程进行优化。其中,来自颗粒系统和过程工程领域的顶尖科学家余艾冰先生认为,若能充分理解颗粒系统的性质、并能评估和操控颗粒行为,对其进行改进,就能极大地优化工业过程,带来巨大的经济效益。


对于如何深入了解颗粒系统性质,余艾冰先生有许多自己独到的见解,其中最关键的就是要借助计算系统进行研究。关于计算系统到底如何助力颗粒系统研究,余艾冰先生在与《国家科学评论》的专访中说得非常清晰且具体,让小编受益颇深。

 

如何研究?

在材料科学中,建模方法是被使用得相当多的一种研究手段。针对颗粒系统的关键建模方法,余艾冰先生提到两类:宏观层面的连续介质法和微观层面的离散法。根据研究需要,应采用不同的数值方法来评估不同时间和长度尺度下的颗粒行为。


但颗粒系统建模绝非易事,余艾冰先生也坦言中途遇到过很多挑战,但多年的研究依旧带来了喜人的进展。余艾冰及他的团队在多年研究后,成功建立了预测孔隙率(孔隙率=1-堆积密度)的数学模型,可根据颗粒的尺寸和球形度的分布函数来预测它的堆积。于是文章开头的关于如何获得最大堆积密度的问题就这样被迎刃而解了。

 

当《国家科学评论》记者问及余艾冰先生,仿真与模拟是否能用来设计和控制实际颗粒系统,以及是否有成功的例子时,余艾冰先生答道:“利用计算方法进行工业设计的成功案例已经不少。事实上,我的研究团队一直从事这类工作。我们的数学模型——无论由连续法或/和离散方法建立起来的—— 能描述炼铁高炉中复杂的流动、传热和传质,以及重介质旋流器中的多相流。仿真与模拟可以帮助复杂工业过程的设计和控制,并且为生产带来了巨大效益。”


余艾冰:1963年出生于广东开平,颗粒科学与技术、过程工程专家,澳大利亚技术科学与工程院院士、澳大利亚科学院院士、中国工程院外籍院士,澳大利亚莫纳什大学教授、副校长。余艾冰的研究内容为颗粒科学与技术和过程工程,主要包括颗粒填充、颗粒及多相流、以及计算机模拟与仿真。


资料来源:知识分子

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