基于离散元方法模拟的准二维慢速颗粒流变学分析
软凝聚态物质
2020-01-29 v2
摘要
采用离散元方法（DEM）研究了矩形料仓中球形颗粒在不同出料流速下的稳态流动，处于慢速流 regime。该流动具有两个非零速度分量，比广泛研究的单向剪切流更为复杂。本研究旨在详细表征流动材料的局部流变学。结果表明流动近乎定密度，应力张量对称，且应力与应变率张量的主方向近乎共线。采用坐标变换分析局部流变学，在将颗粒材料视为广义牛顿流体的假设下可直接计算黏度与压力分量。标度化黏度、涨落速度与体积分数均表现为与惯性数（一种标度化剪切率）的幂律关系，且不同流速的数据在各自情形下坍缩为单一曲线。作为对比给出的倾斜表面颗粒流动结果类似于料仓流，但因颗粒分层而具有更低黏度和更高固相分数。面内法向应力近乎相等且略大于第三分量。三个法向应力均与相应涨落速度分量良好相关。基于所得经验关联，提出了一种用于计算颗粒流的连续介质模型。
引用
@article{arxiv.1908.05080,
title = {Analysis of granular rheology in a quasi-two-dimensional slow flow by means of discrete element method based simulations},
author = {Ashish Bhateja and Devang V. Khakhar},
journal= {arXiv preprint arXiv:1908.05080},
year = {2020}
}
备注
Under review in Physics of Fluids