不同坡度角下流体中颗粒柱坍塌的力学机制
地球物理
2017-06-30 v1 软凝聚态物质
摘要
本文研究了初始体积分数对流体中斜坡上颗粒柱坍塌滑动距离特性的影响。通过二维亚颗粒尺度数值模拟来理解流体中颗粒坍塌的流动动力学。采用离散元方法（DEM）与格子玻尔兹曼方法（LBM）耦合来处理流-粒相互作用，以理解水下颗粒流的演化。流体相使用多重松弛时间 LBM（LBM-MRT）进行模拟以保证数值稳定性。为了在二维中模拟连通的孔隙空间，在 LBM 计算中假设颗粒半径（水动力学半径）有所减小。将流体中的颗粒柱坍塌与干燥情况进行比较，以理解流体对滑动行为的影响。进行了参数化分析，以评估颗粒特性（初始堆积）对坡度为 0°、2.5°、5° 和 7.5° 时流动演化和滑动距离的影响。通过分析滑水效应、水体夹带和粘性阻力对颗粒团的影响，研究了颗粒流动动力学。利用能量耗散机制、流动前沿形状、水体夹带和堆积密度的演化，解释了松散与密实颗粒柱在流体中坍塌时流动特性的差异。
引用
@article{arxiv.1706.09538,
title = {Mechanics of granular column collapse in fluid at varying slope angles},
author = {Krishna Kumar and Jean-Yves Delenne and Kenichi Soga},
journal= {arXiv preprint arXiv:1706.09538},
year = {2017}
}