顆粒、顆粒學及其在一些工程領域的應用
2014-07-02 10:05:29
顆粒是物質經破碎或分裂加工過程（自然的或人工的）所得到的一組或一批在形狀、體積線度等物化特性方面具某種共同特征的粒狀物群體。它可以以單體存在，但卻以其群體特性為科學與應用技術所關注。顆粒形狀可以是球狀的，也可以是非球狀的；顆粒的體積線度可以為納米級、微米級、毫米級，也可以更大或更小；顆粒可以是有機的（如生物菌等）或無機的。
顆粒學是一門跨學科、跨技術、跨行業的綜合性技術科學。它研究的內容包括顆粒的形成、顆粒的行為與性質和顆粒應用測試技術。由于其橫跨范圍的廣泛性和基礎理論的多科性，所以顆粒學可被看為是一門復雜于一般工程技術的工程科學。它既與若干基礎科學相毗鄰，又與工藝、工程應用技術密切相關。
應該指出，隨著光電技術、激光技術的發展，近三十年來，顆粒參數計量測試技術也發生了質的飛躍，半導體激光器取代了傳統的白熾燈光源，不僅大大提高了測試靈敏度、穩定性，而且也大大地擴展了可測的粒徑范圍；也正是因為激光器的出現，才使得顆粒速度與粒徑的同時測量成為可能。
自然界中存在的物質大多是固體顆粒：土壤、砂石、大氣與水中的有機與無機顆粒塵埃等等。它們有的造福于人類，有的則為害于人類，威脅著健康和各種機械的安全運轉，被視為“污染顆粒”。廣義地說，顆粒也可以由氣體或液體組成，稱液體顆粒或氣體顆粒。如燃燒室中噴嘴噴出的霧滴，是氣體中的液體顆粒，液壓油、燃油中的水滴是液體中的液體顆粒；滑油、液壓油、推進劑中的微小氣泡和戰斗機翻轉時油箱中的氣泡，是液體中的氣體顆粒；在自然界則更是如此，人類環境、宇宙空間，從星際塵埃到足下土地，從天空、山川，到田地、河流，到處皆有顆粒。因此，從宏觀上看，可以說物質的世界是顆粒的世界。自二十世紀四十年代開始，顆粒學作為一門學科，發展至今已有五十多年的歷史。隨著現代科學技術的發展，顆粒技術作為一門新興的邊緣學科，已深入到兵器、航空、航天、航海、化工、冶金、石油、煤炭、電力、輕工、環保、地質、水利、醫藥、食品、氣象、材料以及交通運輸等許多領域中。它在這些領域中的應用是十分廣泛的。大到宇宙爆炸星球起源的研究，小至分子、原子技術、生物工程的開發利用。
不同的顆粒粒徑，使得顆粒呈現出不同的物化性能，從而有時對夾帶它的流動介質功能產生不同程度的利和弊。燃油中適量的微小氣泡可以提高噴嘴的霧化性能而促進其燃燒，提高發動機效率（如加氣噴嘴等）；過大的氣泡則會導致燃燒惡化甚至熄火；火箭推進劑中的固體顆粒會堵塞噴嘴，使發動機工作失常；納米級微粒則可能使一些物質具有獨特的物化特性；在液壓系統中大的顆粒易于被濾除，而小一些的顆粒則會進入系統破壞系統的可靠性、安全性。航空航天飛行器中三態顆粒污染對飛行可靠性、安全性的影響從六、七十年代開始就已引起了歐美、前蘇聯等國家的密切注意，近二十年來我國也大大加強了這方面的研究。部隊、廠、所合作取得了可喜的成績。
