黏性压力驱动流剪切下可动沉积物床的流变学
流体动力学
2021-07-21 v1 软凝聚态物质
地球物理
摘要
我们基于通过完全耦合、颗粒分辨直接数值模拟生成的数据以及Aussillous等人（J. Fluid Mech., vol. 736, 2013, pp. 594-615）先前发表的实验测量，对压力驱动直通道构型中受剪切沉积物床的流变行为进行详细比较。高分辨率模拟数据可计算悬浮体在流向与垂向的应力平衡及流体与颗粒相间的应力交换，这些信息是推断流变学所必需的，但迄今在实验中无法获取。将此知识应用于实验与数值数据，我们得到相关流变量的统计稳态、深度分辨剖面。我们考察了剪切黏度、法向黏度与有效摩擦系数等流变量的标度行为，并与流变仪实验及广泛使用的流变关联式数据进行比较。我们表明，先前针对带中性浮力颗粒的环形库埃特型剪切流推断出的流变特性，仍适用于我们泊肃叶流中沉积物输送的构型，且在稠密区与由此导出的经验关系吻合良好。将总应力细分为颗粒接触与流体动力学部分，提示以临界颗粒体积分数0.3区分稠密与稀薄区。在稀薄区即沉积物输送层，长程流体动力学相互作用被多孔介质屏蔽，有效黏度服从爱因斯坦关系。
引用
@article{arxiv.2103.08935,
title = {Rheology of mobile sediment beds sheared by viscous, pressure-driven flows},
author = {B. Vowinckel and E. Biegert and E. Meiburg and P. Aussillous and É. Guazzelli},
journal= {arXiv preprint arXiv:2103.08935},
year = {2021}
}