在可侵蚀堆上的短暂颗粒流中对侵蚀和沉积的计算研究
Neiladri S Ray1, Devang V Khakhar1
1Indian Institute of Technology Bombay, Department of Chemical Engineering, Powai, Mumbai 400076, India.
本研究模拟了使用离散元素方法 (DEM) 在倾斜堆上的颗粒流. 结果显示,表面高度和接口动态呈指数变化,侵蚀速率取决于粒子大小和流动厚度.
科学领域:
- 物理 物理学 物理
- 地质物理学 地质物理学
- 计算科学 计算科学
背景情况:
- 颗粒流在自然和工业中无处不在.
- 了解表面动态对于预测物质运输和景观演变至关重要.
- 以前的研究经常使用侧墙,限制了对开放系统的适用性.
研究的目的:
- 在倾斜的堆上研究自由表面颗粒流的短暂反应.
- 分析流动和静态颗粒区之间的接口的动态.
- 探索各种参数对侵蚀和沉积速度的影响.
主要方法:
- 使用离散元件方法 (DEM) 模拟进行颗粒式流量分析.
- 建模一个没有侧墙的系统来表示开放的颗粒堆.
- 进行参数研究,涉及质量流速,摩擦,粒子大小和倾斜角度.
主要成果:
- 表面和接口高度,以及接口角度,表现出指数级的瞬态行为,朝着稳定状态.
- 当地侵蚀和沉积速度与已建立的理论模型保持一致.
- 侵蚀速度 (v_e) 始终高于沉积速度 (v_d),其中v_e/v_d ≈1.7.
- 侵蚀速度对质量流速,摩擦和倾斜角度的依赖性很小,但随着粒子直径 (d) 和流动层厚度 (δ_i) 的增加,随着v_i∼d^{1/2}δ_i.
结论:
- 在倾斜堆上的颗粒流的短暂反应的特点是指数级放松.
- 在这些开放系统中,侵蚀显著主导着沉积.
- 粒子直径和流动层厚度是影响侵蚀速度的关键因素.
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