文 献 综 述
声共振混合技术在军民领域的应用进展
1.引言
混合是指，在外力作用下，使得两种或多种物料互相掺和，其在任意容积里各种组分的微粒均匀分布的单元操作，用于改善单一物质的特性，使得合成的均匀化合物性质达到所需要求。混合技术广泛地应用于化工、冶金、食品、建材、制药等工业化生产中。常用的混合技术有机械搅拌混合、管道混合、气流流态床混合、重力式掺混流动混合等混合方式。但这些混合方式存在，处理量小，混合时间长，混合不均匀，需多次循环掺混等缺点，在此背景下催生出了新型的高效混合技术——声共振混合技术(RAM)[1,2]。
声共振混合技术属于新型无桨混合技术，是替代传统主流混合技术的新技术。本世纪初，由美国首先发明。声共振混合技术不直接接触而是依赖低频声场促进混合，其兼容多种材料体系，有着广泛的适用性[3]。
2.声共振混合技术原理研究
尽管RAM技术的有效性已经通过众多实验验证，但对其机理的解释仍缺乏共识，对具体机械参数的研究鲜有报道，限制了该技术的工业应用与发展。
为了解决这个问题，张毅铭等[4]使用欧拉-欧拉数学模型和气固液三相流模型对固液混和进行了模拟，在容器的内部流场中形成了明显的对称对流结构，该结构产生了体声流和微声流。并通过固体颗粒体积分布云图及体积分数标准差计算判断出内部固体颗粒分布均匀完全。进一步研究又得到在相同激振参数下，高宽比1.17的容器产生的体声流范围更广，混合效果更好。而在相同容器尺寸下，激振参数150 g激振加速度时流场达到平衡时间最短，混合效率最高。但实验所得颗粒运动轨迹缺乏具体参数，需要进一步测量流场中颗粒速度，对模型进行修正与优化。
上述实验虽然通过模拟解释了RAM技术的原理，并且通过RAM技术混合得到的产品达到混合均匀度的标准，但对于影响混合效率的具体因素并没有深入的研究。因而曲悦等[5]应用动网格法进行仿真实验。以高粘态火炸药(10％HMX固体颗粒和90％液态TNT)为研究对象，根据不同容器内腔的形状建立了相应的二维流场模型，通过仿真计算得出圆形容器的混合效率最高。而将密度差与振动时间t的关系进行拟合发现，随着振动时间的增加，药剂密度差呈指数形式减小。又采用控制变量法把混合均匀时间T分别和振幅，振频进行拟合，结论是随着振幅，频率的增加，混合均匀时间T以指数形式减小。
Coguil团队[6]的研究成果也显示，声共振材料混合所需要的能量满足的边界条件是取决于不同材料的组合和容器的几何形状。具体而言包括材料的压缩系数、粘性、密度等和容器形状、内压力、填充百分比等因素。
