粘性流体剪切下双分散颗粒床中的力与颗粒间接触
流体动力学
2024-11-18 v1 地球物理
摘要
在最近的一篇论文中，我们研究了粘性流体剪切下颗粒床中颗粒的运动，并展示了分离和硬化如何在流体主导（床载层）和固体类似（蠕变层）区域发生。在本文中，我们进一步探究双分散颗粒床中颗粒分离的机制以及力的分布情况。为此，我们利用 CFD-DEM（计算流体动力学-离散单元法）进行了颗粒尺度的数值模拟，从而能够追踪每个颗粒的位置、速度、力以及经历的固体接触。我们表明，在大颗粒向上运动过程中，流体力的直接作用在床载层的中上部显著，而在蠕变层和床载层下部仅接触力显著。我们还表明，在所有情况下，颗粒在向上迁移时都会经历一个相对于水平面 -45 度接触点的力矩，无论是被其他接触夹带还是直接被流体驱动。此外，我们展示了平均固-固接触的变化，以及由固-固接触或直接由流体引起的力在床内的分布。我们的结果提供了剪切床中力传播与颗粒重组之间的关系，解释了例如河床和滑坡中发现的机制。
引用
@article{arxiv.2411.09794,
title = {Forces and grain-grain contacts in bidisperse beds sheared by viscous fluids},
author = {Jaime Oswaldo Gonzalez Maya and Erick de Moraes Franklin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2411.09794},
year = {2024}
}