颗粒堆流动中速度涨落的功率谱

本研究利用散斑可见性光谱学（Speckle Visibility Spectroscopy）考察了三维颗粒堆流动中的速度涨落，其中均匀速度轮廓由快速流动的表层和下方的缓流层组成。速度谱遵循幂律标度规律，$E(f) \propto f^{\alpha}$，其中在表层流动区域的 $\alpha \approx -0.85$，与以开放边界为特色的自组织临界性（SOC）模型相符（$\alpha \approx -0.95$）。在缓流层中，$\alpha$ 随深度减小，至约等于 55 个平均粒径时达到 $\alpha \approx -1.5$，这与以封闭边界为特色的 SOC 模型一致（$\alpha \approx -1.58$）。对涨落速度分布的分析提供了有关谱特征微观来源的额外见解。这些发现有助于解决长期以来的难题，即在重力驱动的颗粒流动中为何会出现流体局化，尽管该流动中剪切应力-压力比值保持恒定。