干颗粒柱的坍塌动力学：从自由落体到准静态流动
软凝聚态物质
2022-01-05 v1 流体动力学
摘要
在地球物理背景下，涉及大量致密颗粒物质的重力驱动坍塌，如滑坡、雪崩或落石，构成重大自然灾害。因此理解其复杂动力学是风险评估的关键问题。本工作中，我们报道了准二维干颗粒柱在重力作用下的坍塌实验，通过改变颗粒释放速度和柱体长宽比来研究下落颗粒的动力学。在高释放速度下，恢复了最终堆积体的经典幂律，意味着其代表自由落体类状态。对于足够大的长宽比，柱体顶部经历整体自由落体类运动。此外，在所有实验中，下落颗粒也以自由落体类运动水平铺展，且铺展特征时间与堆积体在各高度处达到的水平延伸相关。在低释放速度下，观察到准静态状态，其最终几何的标度律与颗粒-流体流动的黏性状态相同。颗粒释放速度主导坍塌动力学。在这两种渐近状态之间，释放速度越高，对坍塌动力学的影响越小。发现平均释放速度不影响颗粒坍塌的判据为，其中为柱体初始高度。
引用
@article{arxiv.2112.11458,
title = {Collapse dynamics of dry granular columns: from free-fall to quasi-static flow},
author = {Wladimir Sarlin and Cyprien Morize and Alban Sauret and Philippe Gondret},
journal= {arXiv preprint arXiv:2112.11458},
year = {2022}
}