粗糙斜面上惯性颗粒流的前缘形状
软凝聚态物质
2016-05-25 v1 流体动力学
摘要
颗粒物质在复杂地形上的流动在工业与地球物理情境中普遍存在。本文中，我们研究粗糙斜面上流动颗粒层的小尺度模型。利用基于深度平均质量与动量方程并采用摩擦流变学 的分数表达式的一维 Savage-Hutter 模型，解析求解了颗粒前缘的形状。与先前假设“塞流（plug flow）”的研究不同，本文考虑了描述垂直速度分布的自由形状因子 以确定解。通过这种方式，我们揭示了通过弗劳德数 Fr 和形状因子 体现的惯性对前缘轮廓的影响。将解析预测与 [O. Pouliquen, Phys. Fluids 11, 1956 (1999)] 发表的试验结果以及我们在更高弗劳德数下获得的新实验数据进行了比较。当模型中采用 = 5/4（对应于类 Bagnold 速度分布）时，理论与实验吻合良好。然而，关于颗粒流中的垂直速度分布以及流变函数 的表达式及其从实验数据标定等问题仍存开放疑问。
引用
@article{arxiv.1511.03051,
title = {On the front shape of an inertial granular flow down a rough incline},
author = {G Saingier and S Deboeuf and P. -Y Lagrée},
journal= {arXiv preprint arXiv:1511.03051},
year = {2016}
}