水波致漂浮颗粒筏的破碎
流体动力学
2024-08-21 v5 软凝聚态物质
摘要
当数十微米的颗粒铺展于水面时，会在毛细力作用下聚集形成一层薄漂浮膜，即颗粒筏。在装有石墨粉筏的水槽中，我们在实验室产生重力表面波，其波长（约 17 cm）远大于筏厚（约 10 微米量级）。当波幅足够强时，筏逐渐破裂，产生裂纹并碎裂成尺寸减小的碎片，其时间尺度远长于波的周期。我们刻画了破碎机制，进而研究了破碎过程中所产生的碎片面积分布。按尺寸分布且被开阔水域包围的碎片，在视觉上与水 polar 海域中由海冰受波破碎产生的浮冰极为相似。为海冰浮冰建立的概念与形态学工具可应用于这一宏观类比系统，其完整动态演化均可被观测。然而两系统力学机制不同：颗粒筏因黏性应力破裂，而海冰因波致弯曲断裂。
引用
@article{arxiv.2310.16188,
title = {Breaking of a floating particle raft by water waves},
author = {Louis Saddier and Ambre Palotai and Matheo Aksil and Michel Tsamados and Michael Berhanu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2310.16188},
year = {2024}
}