球撞击松散细沙的高速X射线成像
流体动力学
2023-07-19 v1
摘要
当球落入细小且非常松散的沙子中时，可观察到沙床上方出现飞溅，随后出现射流，接着发生颗粒喷发。为了直接定量确定沙床内部发生的情况，我们在定制装置中进行了高速X射线断层扫描测量，该装置能够在大气压下对大型沙床进行成像。借此我们表明，射流起源于侵入球后方形成的空气空腔在坍塌时产生的夹断点（pinch-off point）。随后我们测量了被困气泡如何穿过沙子上升，并表明这与连续流化床中上升的气泡一致。最后，我们测量了整个沙床的堆积分数变化。由此我们表明：(i) 球向下运动时其前方和侧面存在压缩的沙区；(ii) 空腔坍塌后断裂高度处存在强压实区域；(iii) 上升气泡尾流中存在一个相对松散的中心。
引用
@article{arxiv.1412.2907,
title = {High-speed X-ray imaging of a ball impacting on loose sand},
author = {Tess Homan and Rob Mudde and Detlef Lohse and Devaraj van der Meer},
journal= {arXiv preprint arXiv:1412.2907},
year = {2023}
}