卡通沙丘的粒子动力学
斑图形成与孤子
2010-06-17 v1 软凝聚态物质
适应与自组织系统
流体动力学
摘要
在狭窄的水流通道中实验观察了沙漠沙丘缩比模型的时空演化。粒子追踪方法揭示，模型沙丘的迁移速度比单个颗粒的迁移速度低一个数量级。特别地，侵蚀速率由蠕移（低能量）颗粒和跃移（高能量）颗粒的相当贡献组成。跃移流量略大，而跃移颗粒的数量比蠕移颗粒低一个数量级。跃移颗粒的速度场与驱动流体的速度场相当。可以观察到，剪切应力的空间剖面在沙丘脊线上游达到最大值，而其最小值位于沙丘下游脚部。粒子追踪方法揭示，夹带颗粒的沉积主要发生在剪切应力这两个极值之间的区域。此外，研究表明，初始三角形堆积在经历一个周转时间后演化为具有恒定质量、形状、速度和堆积密度的稳态。在该时间内，初始接触颗粒之间的平均距离达到约沙丘基底长度的四分之一。
引用
@article{arxiv.0911.0757,
title = {Particle dynamics of a cartoon dune},
author = {Christopher Groh and Ingo Rehberg and Christof A. Kruelle},
journal= {arXiv preprint arXiv:0911.0757},
year = {2010}
}