王 淳，李 然，陈 泉，修文正，杨 晖

（上海理工大学光电信息与计算机工程学院，上海 200093）

引 言

颗粒物质在自然界中十分常见，如沙尘暴、雪崩和泥石流等灾害中，主要是颗粒物质的流动，颗粒物质在工业中也普遍存在[1-2]。在工业生产中，回转窑类似于滚筒，不仅用于烘干颗粒材料，还用来锻烧水泥、黏土和石灰石等颗粒物质。回转窑的转动使里面的颗粒物质充分搅拌受热，而不同形状颗粒物质的运动过程存在差异，其受热情况也会不同。回转窑类似于转筒，所以在实验中大多用转筒模拟回转窑。研究规则颗粒和不规则颗粒在转筒中的运动对工业生产的效率及安全有十分重要的意义和价值[3-4]。

在过去的研究过程中，对于转筒中规则颗粒和不规则颗粒雪崩运动的实验和数值模拟一直都在进行。2001年，Mellman[5]建立了针对不同转速条件下转筒中颗粒的运动过程变化的模型，从而确立了颗粒物质雪崩发生的条件。模型计算的结果与转筒实验的测量结果以及已发表的结果比较吻合。这一模型的建立为后续转筒中颗粒物质雪崩过程的研究提供了重要的参考价值。2011年，Liu等[6]对转筒中规则颗粒雪崩过程中颗粒的相对静止时间以及雪崩周期时间进行了研究，实验通过改变传统转速和颗粒填充率发现平均停留时间随着转速和填充度的增加而减少。他们观察到平均周转时间随转筒速度的倒数近似线性增加，但与填充度无关。2015年，Yang及其团队[7]在实验中发现转筒内不规则颗粒雪崩过程中颗粒主动层的顶部和底部的运动过程相似，但速度存在差异。……