壁面边界沉降实验中球形颗粒的惯性力与弹流体相互作用

在粒子努里数$Re_\text{P}\lessapprox 0.1$下，研究了受弹性变形影响的壁面边界沉降球形颗粒。记录了在刚性或弹性平壁矩形通道中从静止沉降的弹性和刚性球体的完整运动学。识别并讨论了与惯性和弹流体效应相关的若干特定现象。其中一种现象是惯性壁面吸引，即在从静止加速时，颗粒会靠近壁面。发现该初始吸引是一种普遍的、纯粹的水动力现象，发生在所有$Re_\text{P}\lessapprox 0.1$的实验中。在初始阶段之后，靠近壁面以$Re_\text{P}\approx O(10^{-1})$沉降的刚性球表现出典型行为，显示出由于水动力升力力产生的线性迁移。对于$Re_\text{P}\approx O(10^{-2})$下的刚性和弹性球而言，观察到颗粒速度相对于壁面距离的非典型演化。沉降持续不稳定，球体减速尽管壁面距离增加。另一种现象是，非常软的球显示出由非线性叠加的非稳态现象。这些运动学的异常现象归因于颗粒-流体惯性力与弹性效应之间的非平凡耦合，即弹流体记忆效应的存在。在弹性壁面上沉降的刚性球也观察到非稳态现象。例如，在近壁区域，弹流体相互作用抑制了质量加速度期间的动力学。同时，观察到向壁面持续不规则的运动，即弹流体捕获而非水动力升力。