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Updated: Jun 22, 2026

10:32
Image-based Lagrangian Particle Tracking in Bed-load Experiments
Published on: July 20, 2017
在自由落下的颗粒状流中,高速追踪破裂和聚类
John R Royer1, Daniel J Evans, Loreto Oyarte
1James Franck Institute and Department of Physics, The University of Chicago, Chicago, Illinois 60637, USA. jroyer@uchicago.edu
Nature
|June 26, 2009
概括
干粒状物质流由于微小的凝聚力而分裂成集群,模仿液滴模式. 这种不稳定性是由范德瓦尔斯力和颗粒表面之间的毛细血管桥梁驱动的.
科学领域:
- 物理 物理学 物理
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 流体动力学 流体动力学
背景情况:
- 表面张力驱动的高原 - 雷利不稳定性导致液体流分解成水滴.
- 颗粒物质流表现出类似的集群,但底层机制尚不清楚.
- 之前对颗粒流的研究缺乏对完全不稳定的演变的观察.
研究的目的:
- 研究干燥颗粒状物质流聚类背后的机制.
- 为了确定驱动颗粒流中的集群形成的力量.
- 为了比较颗粒流的不稳定性与液体喷气破裂.
主要方法:
- 在一个共同移动的框架中的颗粒流的高速视频成像.
- 有控制的实验对谷物表面的特性进行了变化.
- 原子力显微镜测量谷物间的凝聚力.
主要成果:
- 颗粒流中的集群形成是由纳米牛顿凝聚力驱动的.
- 这些力来自范德瓦尔斯相互作用和表面度之间的毛细血管桥梁.
- 测量的凝聚力等于表面张力,比液体低五个数量级.
- 由此产生的颗粒状集群类似于液体纳米喷射破裂的水滴.
结论:
- 微小的凝聚力,而不是表面张力,驱动颗粒流的断裂.
- 平原-雷利不稳定机制可以应用于宏观粒子流.
- 这一发现弥合了液体和颗粒流动不稳定性之间的差距.
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