李 睿,何子涵，沈一浩，杨思能

(湖北第二师范学院 a.物理与机电工程学院；b.湖北省环境净化材料工程技术研究中心，武汉430205)

颗粒物质是由大量宏观颗粒组成的体系，广泛存在于自然界和工业生产中，对颗粒物质运动规律的理解具有重要的科学意义和工业应用价值[1]。颗粒系统中的颗粒通过非弹性碰撞相互作用，会耗散能量，因此为了维持颗粒持续运动，必须给颗粒提供外来能量，比如振动颗粒。当颗粒物质受到振动时会呈现出一些特性行为，有些行为可以在分子材料中观察到，比如对流行为[2][3]，而有些特性行为在其它的材料中观察不到，其中与工业生产联系最为紧密的是颗粒分离行为[4]-[7]。大量的研究发现，只要两种颗粒存在粒径差异[8][9]、质量差异[10]、材质的耗散性差异[11]或者形状差异[12]，将它们混合就能观察到不相同的颗粒间自发的相互分离。且上述这些差异越大，颗粒分离的程度越强。在竖直振动的系统中，通常是重的颗粒更多的集中在下部，而轻的颗粒主要分布在上面，这种颗粒分离的机制是类浮力(Buoyancy)的效应[13]：在稠密的介质中，轻的物体比重的上升得更快。但是前人的这些研究并未考虑当颗粒系统存在对流行为[2][3]时，对流对颗粒分离的作用效应。而在竖直振动的颗粒系统中，对流行为是普遍存在的，因此研究对流行为对颗粒分离的作用规律是不可避免的，也是本文关注的焦点问题。本文采用离散元的方法，模拟研究受竖直……