湍流推移质输运中的致密颗粒流流变学
地球物理
2016-11-08 v3 材料科学
摘要
我们通过数值方法研究了湍流推移质输运中的局部颗粒流变学。考虑球形粒子，使用流体-离散元耦合模型模拟了稳态均匀构型。应力张量被计算为一系列模拟的深度函数，这些模拟变化了Shields数、比密度和粒径。结果在μ(I)流变学框架下进行分析，展示了剪切应力与正应力之比以及固体体积分数在广泛惯性数范围内的数据 collapse。与预期相反，流体对颗粒流变学的影响被证明是可忽略的，这支持了近期关于自由落体与湍流区之间不存在明确转变的观点。此外，在高达I∼2的意外高惯性数下观察到数据 collapse，挑战了现有的μ(I)流变学概念和参数化。聚焦于推移质输运建模，结果在μ(I)框架下进行了务实分析，以提出一种推移质输运的颗粒流变学。所提出的流变学使用一维体积平均两相连续模型进行了检验，被证明能够在广泛的Shields数范围内准确再现致密颗粒流剖面和沉积物输运率。本工作代表了从粒子尺度模拟向涉及复杂流几何的大尺度应用上尺度化过程的一步。
引用
@article{arxiv.1602.06712,
title = {Dense granular flow rheology in turbulent bedload transport},
author = {Raphael Maurin and Julien Chauchat and Philippe Frey},
journal= {arXiv preprint arXiv:1602.06712},
year = {2016}
}