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Length of standing jumps along granular flows down smooth inclines
Physical Review Fluids ( IF 2.7 ) Pub Date : 
Ségolène Méjean, François Guillard, Thierry Faug, and Itai Einav

Granular jumps—the change in height and depth-averaged velocity during granular flows—occur during transitions from thin and fast flows (supercritical) to thick and slow flows (subcritical). The present paper describes discrete element method simulations inspired by recent laboratory experiments, which produce standing jumps in two-dimensional free-surface dry granular flows down a slope. Special attention is paid to characterizing and measuring the finite length of those standing granular jumps, as well as to deciphering their internal structure. By varying macroscopic quantities, such as slope angle and mass discharge, and microscopic properties, such as interparticle friction and grain diameter, a rich variety of granular jump patterns is observed. Hydraulic-like granular jumps with an internal water-like roller are identified, in addition to diffuse laminar granular jumps and steep colliding granular jumps. Moreover, a recently established depth-averaged relation for the prediction of jump heights is fed with the measured jump length and fitted against the numerical simulations to examine the effective friction in the granular medium for each type of jump. The dominant component of the general friction law is found to be different when transitioning from one jump pattern to the others. This study demonstrates that the granular jump pattern, and particularly its geometry and internal structure, can offer a stringent test for addressing the dissipation mechanisms that govern the flowability of granular media. ay be entered using the command.

中文翻译:

沿粒状流向下平稳倾斜的站立长度

颗粒跳跃(即颗粒流动期间高度和深度平均速度的变化)发生在从稀薄和快速流动(超临界)到稠密和缓慢流动(亚临界)的过渡期间。本文描述了受最近实验室实验启发的离散元方法模拟,该模拟在沿斜坡向下的二维自由表面干燥颗粒流中产生了站立跳跃。要特别注意表征和测量那些站立的颗粒状跳跃的有限长度,以及解密其内部结构。通过改变宏观数量,例如倾斜角和质量排放,以及微观特性,例如颗粒间的摩擦和晶粒直径,可以观察到各种各样的颗粒状跳变图案。识别出带有内部水状辊的液压状颗粒跳跃,除了弥散的层状颗粒跳跃和陡峭的碰撞颗粒跳跃。而且,最近建立的用于预测跳跃高度的深度平均关系被提供给所测量的跳跃长度,并与数值模拟相吻合,以检查每种跳跃类型在颗粒介质中的有效摩擦。当从一种跳跃模式过渡到另一种跳跃模式时,发现一般摩擦定律的主要成分是不同的。这项研究表明,颗粒跳跃模式,尤其是其几何形状和内部结构,可以为解决控制颗粒介质流动性的耗散机制提供严格的测试。可以使用命令输入。最近建立的用于预测跳跃高度的深度平均关系被提供给测量的跳跃长度,并与数值模拟相吻合,以检查每种跳跃类型在颗粒介质中的有效摩擦。当从一种跳跃模式过渡到另一种跳跃模式时,发现一般摩擦定律的主要成分是不同的。这项研究表明,颗粒跳跃模式,尤其是其几何形状和内部结构,可以为解决控制颗粒介质流动性的耗散机制提供严格的测试。可以使用命令输入。最近建立的用于预测跳跃高度的深度平均关系被提供给测量的跳跃长度,并与数值模拟相吻合,以检查每种跳跃类型在颗粒介质中的有效摩擦。当从一种跳跃模式过渡到另一种跳跃模式时,发现一般摩擦定律的主要成分是不同的。这项研究表明,颗粒跳跃模式,尤其是其几何形状和内部结构,可以为解决控制颗粒介质流动性的耗散机制提供严格的测试。可以使用命令输入。当从一种跳跃模式过渡到另一种跳跃模式时,发现一般摩擦定律的主要成分是不同的。这项研究表明,颗粒跳跃模式,尤其是其几何形状和内部结构,可以为解决控制颗粒介质流动性的耗散机制提供严格的测试。可以使用命令输入。当从一种跳跃模式过渡到另一种跳跃模式时,发现一般摩擦定律的主要成分是不同的。这项研究表明,颗粒跳跃模式,尤其是其几何形状和内部结构,可以为解决控制颗粒介质流动性的耗散机制提供严格的测试。可以使用命令输入。
更新日期:2020-02-11
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