水下新月形沙丘的角：颗粒尺度的研究

新月形沙丘（称为barchan）的形态动力学涉及许多复杂方面。其中之一是单个颗粒在沙丘上的轨迹，以及它们如何影响沙丘形状。对于水下barchan，我们在Alvarez和Franklin [Phys. Rev. Lett. 121, 164503 (2018)]中提出，其称为角的末端主要由来自初始堆积体上游区域的颗粒迁移形成，并且表现出显著的横向位移。在此，我们扩展先前的工作，以解决沙丘达到新月形后迁移至角的颗粒动力学，并呈现该问题的新方面。在我们的实验中，单个barchan在水湍流作用下，由倒在矩形通道底壁上的玻璃珠形成的锥形堆演化而来。对于演化中和已发育的barchan，角均由来自床形上游区域且具有显著横向分量运动的颗粒补给，这与通常描述的风成情况动力学不同。对于这些颗粒，无论其尺寸和水流强度如何，其速度的横向和流向分量的分布均很好地由指数函数描述，其幅值的概率密度函数类似于先前在平坦床面上研究获得的结果。聚焦于初始位置位于角上的运动颗粒，我们表明其停留时间与行进距离呈准线性关系。我们的结果对barchan沙丘形状背后的物理机制提供了新见解。