1、钻研布景

   颗粒与壁面碰撞动力学钻研是能源、化工及资料科学领域的主题课题，影响能源设备效能与靠得住性，如流化床反映器设计。高速摄像机凭借高时空分辨率，成为实时捉拿粒子碰撞轨迹、量化能量耗散行为不成或缺的可视化工具。

   颗粒碰撞后的反弹行为由复原系数COR表征，受粒子属性（粒径、杨氏模量）、壁面个性（资料刚度、表表层结构）及碰撞速度共同调控。传统接触式传感器无法捉拿微秒级瞬态过程，容易滋扰粒子活动轨迹。东南大学钻研团队选取千眼狼高速摄像机以40,000fps帧率非接触动态追踪50μm 级粒子碰撞全程。

   2、尝试设计

   尝试设计一套微粒碰撞动态捉拿装置，由颗粒发射系统和速度丈量系统组成(图1)？帕７⑸湎低嘲稳【郾揭蚁≒S）与二氧化硅（SiO₂）颗粒（粒径50–100 μm）为典型颗粒，别离撞击钼（Mo）和特氟龙（Teflon）靶面。通过调节颗粒速度（0–30 m/s）、粒径及靶材属性，系统性钻研COR的动态演变法规。速度丈量系统利用位移平台将指标表表和喷嘴精确地对齐在统一轴线上，调整高速摄像机焦距至喷嘴中点，通过调节喷嘴与指标之间距离，实现物理视场尺寸和像素分辨率的优化，确保高速摄像机能正确捉拿颗粒活动轨迹。

(图1)

   3、高速摄像机的技术利用

   1）追踪碰撞轨迹

   高速摄像机以40,000fps帧率捉拿碰撞视频序列，通过度析软件逐帧分析。以50μm PS颗粒撞击Mo靶面为例（图2），系统可精确丈量颗粒入射角、反射角及速度分量，推算法向复原系数。数据批注，COR随碰撞速度出现“粘附-过渡-不变-塑性变形”四个阶段演化特点，高速摄像技术为碰撞动力学区域划分提供直接证据。

(图2)

   2）解析能量耗散机造

   通过对比分歧粒径（50μm与100μm PS颗粒）的碰撞过程，高速摄像机揭示了弹性力学与阻尼力的主导作用差距。大颗粒因惯性效应显著耽搁接触功夫，其弹性复原力增速快于黏性耗散，导致更高的COR值。这一发现为优化颗粒资料设计提供了沉要凭据。

   3）验证离散元仿照模型

   针对靶面预置颗粒层的复杂工况，选取离散元法（DEM）模型验证堆积模式立方体堆积、六边形堆积与层厚对COR的调控法规，利用高速摄像机为DEM的验证提供沉要的尝试图像凭据。尝试了局批注，六边形堆积结构因交替接触模式降低能量耗散效能，COR值较立方体堆积结构低20%。

   千眼狼高速摄像机在本次颗粒与壁面碰撞尝试中提供了多尺度的时空解析能力，成为颗粒动力学钻研的基准验证工具，40,000fps高帧率精准量化了COR动力学分区，通过解析粒子速度-位移关系，为DEM模型验证提供序列图像数据，推动从微观参数到宏观景象的跨尺度预测。