粒子非球形对粗糙倾斜面上稠密颗粒流动的影响
软凝聚态物质
2025-01-22 v1 计算物理
摘要
自然界中的颗粒材料几乎总是非球形，但颗粒形状在颗粒流动中的作用仍鲜为人知。本研究使用离散元方法仿真，探讨了非球形颗粒如何影响沿粗糙斜坡上的稠密颗粒流动。对于系统变化的颗粒长度-直径比例 (AR)，我们进行各种流层厚度 和斜坡角 的仿真，以提取众所周知的 曲线（低于该值则停止流动）以及遵循 Pouliquen 方法的 - 关系，其中 为 Froude 数， 为平均流速， 为重力加速度。- 关系的斜率 显示出对 AR 的 S 形依赖，呈现小 AR 和大 AR 两个平台，之间呈现尖锐的增长。我们通过检查颗粒方向、对齐和受阻旋转的统计来理解这种 S 形依赖。我们发现，弱度非球形颗粒 () 的旋转能力类似于球形，导致 -AR 关系的第一个平台；而在 之后，颗粒方向的效应趋于饱和，解释了第二个平台。提出一种经验的 S 形函数以捕捉这种非线性依赖。这些发现有助于从流动和颗粒尺度的角度增进我们对颗粒形状如何影响颗粒材料流动的理解。
引用
@article{arxiv.2501.10626,
title = {Effects of particle elongation on dense granular flows down a rough inclined plane},
author = {Jixiong Liu and Lu Jing and Thomas Pähtz and Yifei Cui and Gordon G. D. Zhou and Xudong Fu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.10626},
year = {2025}
}