颗粒是大量离散固体粒子的聚集,颗粒流是颗粒材料在外力作用和内部应力作用变化时发生的类似于流体流动的状态。颗粒的分离或混合是工业中常见的过程,在能源、化工、制药和食品等领域有着广泛的应用。但是颗粒物质是以接触力为主要作用的多体系统,,颗粒固体的强非线性特性和应力应变局部化,横跨固体和流体的类固-液转变行为,颗粒流体的流变特性等复杂性质的物理机制还远未得到合理解释。因此深入研究颗粒体系复杂行为与力学性质是研究颗粒行为的必然之路。在科学研究过程中,库特颗粒流(即剪切流)是最简单的颗粒运动流,是颗粒流研究的基础,因此使用库特颗粒流是研究颗粒流的理想工具。本文使用离散元模拟方法(discrete element method,DEM),采用剪切盒模型提供稳定的外剪切力,选用刚性软球碰撞模型,针对剪切盒中的两种尺度颗粒的混合颠倒现象模拟多颗粒受剪切力作用造成的运动变化规律。在剪切力作用下,颗粒群会发生大小粒径位置颠倒的现象,底层大直径颗粒向顶层运动,而顶层小颗粒会运动到底层,类似于巴西果效应。为了探究这种现象行为的成因,本文研究工作如下:1.使用二元颗粒模型模拟颗粒的分离过程。探究颗粒外环境参数如密度比、粒径比等对颗粒运动的影响,观察这些参数变化对颗粒流中大颗粒跃升运动的影响探究外力条件变化对分离过程的影响,提出扩散数目的概念,对颗粒分离过程的变化进行数值描述,并分析结果。改变剪切盒内部的颗粒组成,探究大颗粒的上升运动,提出浮升因子的概念,对颗粒跃升运动进行追踪分析。2.探究碰撞接触的相关参数,如泊松系数、杨氏模量、恢复系数等对颗粒运动的影响,并通过改变这些参数观察颗粒运动行为的变化,对其进行动力学与运动学分析。明确接触碰撞各参数对颗粒影响的具体范围,并进行理论分析。