拉丝球形颗粒压实堆中的对流流动

理解颗粒材料如何响应剪切应力是软物质物理学中的一大挑战。我们报告了在球形颗粒压实堆的 bulk shear zones 中观察到的持续性颗粒对流——这一现象此前主要与颗粒形状各向异性或边界效应有关。通过在分隔底板几何中采用多种珠子着色技术，我们揭示了受剪切影响的颗粒堆内部的流动场。我们发现鲁棒的对流卷柱，惊人地受系统几何主导：在低填充高度下，出现两个逆旋转的对流卷柱；而在更高填充高度下，形成单一的主导对流卷柱，表面特征为向外辐射的流动。这种转变由剪切区随高度的展宽所致，这在其两侧引入了剪切速率的非对称性。值得注意的是，这一转变完全发生在开放剪切带范围内。这些发现凸显了系统几何在塌实摩擦性颗粒堆中二次流动形成中的关键作用，表明其可能在更广泛的地质流动动力学和工业应用中具有更广泛的相关性。