颗粒斜槽流动中底部粗糙度的表征

底部粗糙度对颗粒流的动力学起着重要作用，但由于难以量化，目前对其理解仍然不足。对于由球体构成的凹凸底部，表征其几何粗糙度至少需要考虑两个因素，即底部颗粒与流动颗粒的粒径比以及底部颗粒的排列。在本文中，我们提出了底部粗糙度 Ra 的定义，它是粒径比和底部颗粒排列方式的函数。该函数被推广至多层球体的随机和规则排列，研究了 Ra 可能的取值范围，以及产生最大底部粗糙度的最优值。该新定义被应用于二维和三维构型下沿斜槽向下的颗粒流。结果证明 Ra 是滑移条件的良好指标，且随着 Ra 的增加，发生了从滑移到无滑移条件的转变。研究确定了用于构建无滑移底部的 Ra 临界值。本文还研究了接触参数对底部速度的影响，结果表明，摩擦系数的影响较小，而在 Ra 值较低时，法向阻尼对底部速度的影响更为显著。此外，还讨论了本定义在其他底部几何形状中的应用。