三维筒仓实验中形状各向异性颗粒的堆积、取向与流动
软凝聚态物质
2016-09-12 v1
摘要
通过筒仓开口等瓶颈的颗粒物质容易发生堵塞并抑制后续流动。我们利用 X 射线断层扫描技术研究了球形和形状各向异性颗粒在三维漏斗中的这一现象。X 射线断层图提供了颗粒填充体内部的信息，并允许确定筒仓内颗粒的位置和取向。此外，它还允许计算容器不同部位的局部堆积密度。我们发现，在筒仓的流动区中，颗粒表现出优先取向，从而具有更高的有序度。与简单剪切流类似，颗粒的平均取向不平行于流线，而是与之形成一定角度。在漏斗的大部分区域，颗粒的角分布未达到对应于稳态剪切流的分布，因此漏斗中的平均取向角偏离流线的程度大于在稳态剪切流中的偏离程度。在筒仓的流动部分观察到剪切引起的膨胀，对于细长颗粒，这种膨胀比近球形颗粒更为显著。堵塞状态的特征是形成穹顶，即阻挡外流的颗粒层的几何形状。穹顶的形状取决于颗粒的形状。
引用
@article{arxiv.1609.02752,
title = {Packing, alignment and flow of shape-anisotropic grains in a 3D silo experiment},
author = {Tamás Börzsönyi and Ellák Somfai and Balázs Szabó and Sandra Wegner and Pascal Mier and Georg Rose and Ralf Stannarius},
journal= {arXiv preprint arXiv:1609.02752},
year = {2016}
}
备注
10 pages, 6 figures