尺寸与密度同时变化的流动双分散颗粒混合物偏析建模
软凝聚态物质
2021-05-18 v1
摘要
流动的颗粒物质由于颗粒尺寸（由渗流驱动）和密度（由浮力驱动）的差异而发生偏析。由于两种偏析机制的相反效应，对大/重颗粒与小/轻颗粒混合物的偏析进行建模具有挑战性。通过对尺寸和密度联合偏析进行离散元方法（DEM）模拟，我们发现偏析速度可以很好地由一个与局部剪切率呈线性关系、与物种浓度呈二次关系的模型来描述。将此偏析速度模型纳入连续对流-扩散-偏析输运模型后，所预测的浓度分布与 DEM 模拟结果在很宽的颗粒尺寸和密度比范围内吻合良好。最令人惊讶的是，DEM 模拟和偏析速度模型均表明，对于一定范围的尺寸和密度比，偏析方向取决于局部物种浓度。这导出了一种确定颗粒尺寸比、密度比和颗粒浓度组合的方法，使得双分散混合物将不会发生偏析。
引用
@article{arxiv.2011.09018,
title = {Modelling segregation of flowing bidisperse granular mixtures varying simultaneously in size and density},
author = {Yifei Duan and Paul B. Umbanhowar and Julio M. Ottino and Richard M. Lueptow},
journal= {arXiv preprint arXiv:2011.09018},
year = {2021}
}