摩擦性非球形粒子在剪切流中的行为：非球形粒子形状的比较研究
软凝聚态物质
2025-11-04 v2
摘要
稠密颗粒剪切流的流变学受摩擦和粒子形状的影响。我们通过数值方法研究了在剪切作用下非球形粒子几何形状对 packing fraction、应力比、速度涨落、力分布和耗散机制影响，涵盖广泛的惯性数、摩擦系数和长宽比。我们获得了耗散的制图，表明圆杯状 (脆性) 粒子在相同偏心率下表现出更扩展的滑动 regime，与米状 (致密) 粒子不同。此外，我们识别出在低摩擦条件下稍微非球形粒子 exhibits non-monotonic behavior，链接其更高的涨落 rotational 动能。我们发现，当粒子与流方向对齐时，角速度涨落通常会降低，除非在高度摩擦的滚动 regime 中，涨落趋于幂律分布，运动变得不够相关。此外，对于真实的摩擦系数，能量耗散倾向于集中在与流方向对齐的主要轴上，其中滑动事件更频繁。我们还展示了平坦粒子比长形粒子 develop stronger fabric 各向异性，从而影响宏观应力传递。这些发现为粒子形状在颗粒力学中的作用提供了新见解，具有针对工业和地质应用的意义。
引用
@article{arxiv.2507.04429,
title = {Shear flow of frictional spheroids: Comparison between elongated and flattened particles},
author = {Jacopo Bilotto and Martin Trulsson and Jean-François Molinari},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.04429},
year = {2025}
}