在干燥的颗粒状剪切流中,两个大颗粒之间的相互作用
Nathalie Fraysse1, Umberto D'Ortona2, Nathalie Thomas3
1Université Côte d'Azur, CNRS, <a href="https://ror.org/042cesy50">Institut de Physique de Nice</a> (INPHYNI), Nice, France.
颗粒流中的两个大型入侵者表现出吸引力或排斥力相互作用,它们的相对位置由流动力学决定. 它们的距离在单个曲线上相对应,受粒子大小,流深和倾斜性质的影响.
科学领域:
- 颗粒状材料的物理学 颗粒状材料的物理学
- 粒子流的流体动力学 粒子流的流体动力学
- 复杂的系统相互作用.
背景情况:
- 在颗粒流中,了解粒子相互作用至关重要.
- 大颗粒在颗粒状介质中的行为是复杂的.
- 之前的研究往往简化了粒子相互作用或流动条件.
研究的目的:
- 为了研究两个大球形粒子 (入侵者) 之间的相互作用动态,在一个干燥的颗粒状流下坡道.
- 确定影响入侵者交互模式的关键参数 (吸引力与排斥性).
- 为了建立入侵者间距和流动特征之间的关系.
主要方法:
- 在受控颗粒流中对入侵者的行为进行实验调查.
- 数字模拟来补充实验发现和探索参数空间.
- 参数的系统变化:入侵者尺寸比,流动厚度,斜坡/粗度和密度.
主要成果:
- 侵入者始终与颗粒流的方向保持一致.
- 观察到吸引力和排斥力相互作用模式之间的明显过渡.
- 侵入者分离距离 (纵向和垂直) 紧密相关,形成主曲线.
- 唤醒和剪切效应被确定为入侵者定位的主要驱动因素.
结论:
- 侵入者在颗粒状流中的相对位置是可预测的,并由流动诱导的力控制.
- 这些力量的调节是由于入侵者的重量,浮力和接近边界而发生的.
- 这些发现提供了对倾斜颗粒流中的多粒子动态的基本理解.
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