旋转圆柱粗糙滚筒中颗粒流再循环胞的生成机制
软凝聚态物质
2022-01-19 v1 流体动力学
摘要
部分填充的水平旋转滚筒端壁的摩擦引起表面流动层中颗粒轨迹的弯曲与轴向漂移。此处我们描述了对具有端壁且圆柱壁可光滑或粗糙的三维圆柱滚筒中单分散颗粒干颗粒流的详细离散元方法研究结果。端壁粗糙度引起更弯曲的颗粒轨迹,而光滑圆柱壁增强了端壁附近的漂移。该漂移在端壁附近诱发再循环胞。采用混合粗糙度(圆柱壁与端壁具有不同粗糙度)显示了各壁对颗粒轨迹漂移与弯曲以及自由表面形貌改变的影响。这些效应作用方向相反,并沿滚筒长度具有可变大小,从而其总和决定了净漂移方向及再循环胞。在端壁附近,主导效应始终是端壁效应,且表面颗粒的轴向漂移朝向端壁。对于足够长的滚筒,由于圆柱壁效应在彼处占主导,与每个端壁胞相邻的逆向旋转胞具有朝向中心的表面漂移。这些胞与两个端壁胞无动力学耦合。端壁与圆柱壁诱发的漂移之间的竞争决定了两类胞的宽度与漂移幅度。
引用
@article{arxiv.2111.08983,
title = {Mechanisms for recirculation cells in granular flows in rotating cylindrical rough tumblers},
author = {Umberto d'Ortona and Nathalie Thomas and Richard Lueptow},
journal= {arXiv preprint arXiv:2111.08983},
year = {2022}
}