环形剪切池中密度驱动偏析的实验研究与数值建模
软凝聚态物质
2021-05-05 v1 其他凝聚态物理
摘要
颗粒材料会因粒径、形状、密度和流动行为的差异而自发偏析。本文中,我们针对一系列密度比和一系列重颗粒浓度实验研究密度差驱动的偏析。实验在具有旋转凹凸底面的环形剪切池中进行,其产生指数型剪切剖面。池中初始填充一层轻颗粒和上层较重颗粒,顶部加载以提供约束。偏析过程通过透明侧壁由相机拍摄,并通过后期图像处理分析评估浓度随空间与时间的演化。我们还提出一种连续介质方法来建模密度驱动偏析。我们使用偏析-扩散输运方程、有效黏度与摩擦系数的本构关系,以及类比 Stokes 定律的偏析速度。该模型通过与实验结果对比得到验证,可成功预测不同密度比和体积分数下的密度驱动偏析。
引用
@article{arxiv.2105.01351,
title = {Experimental investigation and numerical modelling of density-driven segregation in an annular shear cell},
author = {Monica Tirapelle and Andrea Santomaso and Patrick Richard and Riccardo Artoni},
journal= {arXiv preprint arXiv:2105.01351},
year = {2021}
}