床面载荷输运中双分散混合物的迁移性
地球物理
2020-11-25 v1
摘要
分离的双分散颗粒集合体的流动对地球物理流尤其是床面载荷输运具有重要意义。本文采用耦合流体离散元法研究了双分散分离颗粒床的迁移性。大颗粒初始置于小颗粒之上，观察到在相同流动条件下，双分散构型的床面载荷输运率高于单分散构型。根据Shields数以及大小颗粒间界面的深度，观察到不同的输运现象，从小颗粒无影响到小颗粒因扩散再混合到达床面。在小颗粒几乎不与上覆大颗粒混合且所研究尺寸比范围（）内，表明迁移性增强并非由底部粗糙效应（即下层小颗粒粗糙度降低所致）引起，而是颗粒流效应。该效应在流变学框架内分析，证明埋藏的小颗粒比大颗粒更具流动性，并对表面大颗粒起到“传送带”作用。基于流变学论证，提出了双分散情形下附加输运的简单预测模型。该模型在较大Shields数范围及尺寸比小于4时定量复现了DEM结果。利用模型结果，根据小颗粒迁移性机制识别出双分散混合物的四种不同输运 regime。提出了双分散床面载荷输运以及更一般地任意可侵蚀床上颗粒流的现象学相图。
引用
@article{arxiv.2009.00898,
title = {Mobility of bidisperse mixtures during bedload transport},
author = {Rémi Chassagne and Raphaël Maurin and Julien Chauchat and Philippe Frey},
journal= {arXiv preprint arXiv:2009.00898},
year = {2020}
}