颗粒液滴的下沉动力学与分裂
软凝聚态物质
2025-04-01 v1
摘要
近期实验结果表明，振动流化二元颗粒材料表现出类 Rayleigh-Taylor 不稳定性，体现为上升羽流、上升气泡以及颗粒液滴的下沉与分裂。本研究探讨由更小更重颗粒组成、置于更大更轻颗粒床中的颗粒液滴发生分裂背后的物理机制。在其下沉过程中，颗粒液滴经历一系列类似液滴在可混溶流体中下落破碎的二分分裂。然而，导致颗粒液滴分裂的物理机制不同。通过应用粒子图像测速与数值模拟，我们证明高密度颗粒液滴在其下方形成 immobilized zone（ immobilized zone 译为“ immobilized zone”）。该区域阻碍液滴向下运动，并导致液滴铺展并最终分裂。所得碎片在 immobilized zone 周围沿倾斜轨迹下沉，直至引发下一次分裂事件。连续分裂事件的发生由液滴碎片下方 immobilized zone 的重新形成所解释。我们的研究确定了颗粒液滴分裂的三个条件：1) 颗粒间摩擦接触，2) 组成颗粒液滴的颗粒密度高于主体颗粒，3) 颗粒液滴具有最小直径。
引用
@article{arxiv.2108.03106,
title = {The sinking dynamics and splitting of a granular droplet},
author = {Jens P. Metzger and Christopher P. McLaren and Sebastian Pinzello and Nicholas A. Conzelmann and Christopher M. Boyce and Christoph R. Müller},
journal= {arXiv preprint arXiv:2108.03106},
year = {2025}
}