【技术实现步骤摘要】
一种多相高含量颗粒材料的传输性能计算方法
本专利技术公开了一种多相高含量颗粒材料的传输性能计算方法，属于材料和土木工程
技术介绍
颗粒材料如陶瓷、泡沫混凝土、纳米材料等作为隔热、导热材料广泛地运用于各种工程领域。传输性能(包括热导率、电导率、扩散系数、渗透率、介电常数等)是颗粒材料最重要的物理性能之一，准确地预测颗粒材料的传输性能对实际生产具有重要意义。颗粒材料是一类典型的多相复合材料体系，由于其微观结构的复杂性，导致其性能的预测工作一直是材料科学领域的重点与难点之一。因此建立颗粒材料多相组分-结构-性能之间的定量关联机制，这对材料的设计和优化有非常重要的参考价值。最近的微观试验研究表明，在颗粒材料内部，复杂形貌的颗粒表面周围存在一层具有低刚度、高传导性的中间相层(界面过渡区)。这些中间相层相互联结组成了颗粒材料中重要的传输通路，对颗粒材料传输性能的影响不容忽视。为了考虑中间相层带来的影响，一种由颗粒、颗粒周围软质中间相层及基体三种组分构成的壳-核模型被广泛应用。复合材料传输性能预测工作的主要内容是通过已知...
【技术保护点】
1.一种多相高含量颗粒材料的传输性能计算方法，其特征在于：包括以下步骤：/n步骤1：构建高含量颗粒材料三相细观结构模型，该结构模型由基体、软质中间相层及颗粒这三种材料组分复合而成，颗粒随机堆积在基体内，每个颗粒表面构造等厚度的软质中间相层；结构模型满足周期性边界条件；/n步骤2：在步骤1构建的模型中随机投放一行人，采用变步长和定步长结合的方式使行人在模型中进行随机行走，得到行人行走的时间，当行人行走的时间达到预设值T时，行人停止行走，通过比较行人在行走前后的位置变化，统计每个行人的位移值；/n步骤3：根据行人的位移平均值以及行走时间，计算出多相高含量颗粒材料的整体传输系数。/n
【技术特征摘要】
1.一种多相高含量颗粒材料的传输性能计算方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：构建高含量颗粒材料三相细观结构模型，该结构模型由基体、软质中间相层及颗粒这三种材料组分复合而成，颗粒随机堆积在基体内，每个颗粒表面构造等厚度的软质中间相层；结构模型满足周期性边界条件；
步骤2：在步骤1构建的模型中随机投放一行人，采用变步长和定步长结合的方式使行人在模型中进行随机行走，得到行人行走的时间，当行人行走的时间达到预设值T时，行人停止行走，通过比较行人在行走前后的位置变化，统计每个行人的位移值；
步骤3：根据行人的位移平均值以及行走时间，计算出多相高含量颗粒材料的整体传输系数。
2.根据权利要求1所述的一种多相高含量颗粒材料的传输性能计算方法，其特征在于：步骤2中，所述的采用变步长和定步长结合的方式使行人在模型中进行随机行走，得到行人行走的时间的具体步骤包括：
S21：判断行人是否落入颗粒内部，若行人落入颗粒内部，则直接判定此次行走结束，该行人发生的位移X＝0；若行人位于颗粒外部，则进行S22；
S22：判断行人当前位置到最近界面边界的距离dmin与判定参数δ的大小关系，若dmin>δ，则进入步骤S23，否则进入步骤S24；所述界面边界为颗粒与软质中间相层之间的边界、软质中间相层与基体之间的边界；
S23：采用变步长的方式进行行走，以行人当前位置为圆心，以ri＝dmin为半径构造虚拟圈，在该虚拟圈上随机选取一点作为行人的新位置，采用式(2)计算得到这一步使用的时间τ(ri)：
其中，Ki为行人第i步位置所在组分的传输系数；
进入S25；
S24：采用定步长rj进行行走，以行人当前位置为圆心，以rj为半径构造虚拟圈，界面边界将虚拟圈分为两弧段，在与行人当前位置同侧或对侧的弧段上随机选点作为行人的新位置，采用式(3)计算得到这一步的行走时间τs(rj)：
进入S25；
S25：计算行走总时长：
式中，i表示以变步长的方式行走的步数，j表示以定步长的方式行走的步数；
进入S26；
S26：判断行走总时长t是否达到预设值T，若达到，则行人停止行走，记录当前行人位移X，n＝n+1，其中，n为当前行人数，判断n是否小于N，N为向模型中随机投放行人的总数，若小于，则进入步骤2；否则进入步骤3；若行走总时长t未达到预设值T，则转入S22。
3.根据权利要求2所述的一种多相高含量颗粒材料的传输性能计算方法，其特征在于：所述S24中，引入行人穿越界面边界的概率P：
其中，K1表示行人所在组分的传输系数，K2表示界面边界另一侧的组分...
【专利技术属性】
技术研发人员：许文祥，龚政，张宇峰，蒋亚清，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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