二维颗粒介质中水平振荡主动物体的垂直动力学

我们使用离散元方法（DEM）模拟和解析分析来研究一个自供能物体的动力学，该物体被建模为一个圆盘，在由更致密、更小的颗粒组成的二维颗粒床中水平振荡。我们发现，对于给定的材料参数，浸没物体（IO）可能会上升、下沉或深度不变，这取决于振荡幅度和频率以及初始深度。随时间推移，IO 会稳定在一个取决于振荡参数的特定深度。我们在振荡频率和速度幅值变量空间中构建了该行为的相图。我们通过两种竞争效应来解释观察到的丰富行为：在填充圆盘下方张开空隙的颗粒上攀爬，以及由于床体流化导致的下沉。我们提出了一个空腔模型，使我们能够解析地推导出一般性结果，这些结果与观察结果非常吻合，并定量地解释了相图。我们的具体解析结果如下： 推导出了一个临界频率 $f_c$，高于该频率 IO 无法克服重力上浮。我们表明该频率仅取决于重力加速度和 IO 尺寸。 推导出了一个最小振幅 $A_{min}$，低于该振幅 IO 即使在频率低于 $f_c$ 时也无法上升。我们表明该振幅也仅取决于重力加速度和 IO 尺寸。 推导出了 IO 加速度幅值的一个临界值 $g_c$，低于该值 IO 无法下沉。我们表明 $g_c$ 的值取决于 IO 和颗粒床的特性，以及 IO 的初始深度。