镍、铁矿固体散货在海运前受湿雨天气等因素影响,在装运前具有一定的水分,这些细颗粒状固体散货在受到挤压、振动、自身惯性等作用而发生“振密”效应,内部发生水分迁移,在表层形成自由液面或稠密泥浆,即发生流态化。固体散货流态化后所呈现的复杂滑移特性有可能导致船舶稳性降低,存在倾覆的可能。水分迁移伴随整个固体散货流态化过程,而散货中的水主要以液桥形式存在,液桥的动态演变必然会对水分迁移过程产生影响。 目前,从宏观试验角度无法准确捕捉固体散货流态化过程中的水分迁移现象,公开文献尚未揭示船运固体散货流态化的机理原因。本文从液桥角度出发,主要通过理论分析及数值手段,研究球形颗粒间液桥的拉伸、断裂及水分迁移行为,探究在颗粒相对运动过程中的颗粒间液桥复杂演变行为及颗粒受力特性,揭示水分迁移的细观机理。 首先,基于对国内外研究现状的调研,确定从细观角度分析颗粒间液桥动力学演化行为的研究目标。采用理论方程,分析两球间液桥拉伸断裂特性,获得液桥力与颗粒间距、液桥体积和固-液接触角的关系式,确定液桥形成、断裂、消失的判定区域。然后,基于CFD方法研究静态和动态液桥力,得到拉伸速度、液桥体积、固-液接触角和颗粒粒径比对液桥拉伸、断裂行为的影响规律。最后,分析三球颗粒间钟摆状液桥的稳定性及在颗粒相对运动过程中液桥的演化过程,并从细观角度解释水分迁移行为,旨在为固体散货流态化机理研究提供一定的理论指导和技术支撑。