密实的双粒径颗粒介质中尺寸分离和流动的连续体建模：考虑由压力梯度和剪切应变率梯度驱动的分离
摘要：密集混合物中，不同大小的颗粒在流动过程中倾向于按照大小进行分离。颗粒大小分离在许多工业和地球物理过程中起着重要作用，但是在不同几何结构下能够预测密集颗粒介质中分离动力学和流动场的耦合连续模型的发展一直是一个长期的挑战。一个原因是大小分离源于两个驱动力：（1）压力梯度和（2）剪切应变率梯度。另一个原因是将分离模型与密集颗粒流体力学的流变本构方程相结合的挑战。在本文中，我们在之前的工作基础上进行了延伸，该工作将剪切应变率梯度驱动的分离模型与用于密集颗粒流体力学的非局部连续模型相结合，并纳入了压力梯度驱动的分离模型。我们通过离散元法（DEM）模拟了两种流动几何形状中的双分散颗粒系统的密集流动，其中同时存在这两种分离驱动力：倾斜平面流和带有重力的平面剪切流。倾斜平面流的稳态DEM数据用于确定球体和圆盘体的压力梯度驱动分离模型的无量纲物质参数。然后，我们使用考虑了这两种驱动力的耦合连续模型的预测结果，对比了不同倾斜平面流和带有重力的平面剪切流的DEM模拟结果，同时变化了流动几何形状的大小、流动条件和初始条件等参数。总的来说，我们发现，在单一参数集中考虑这两种驱动力对于捕获密集双分散颗粒介质中的分离动力学在这两种流动几何结构中至关重要。
作者：Harkirat Singh (1), Daren Liu (1), David L. Henann (1) ((1) Brown University)
论文ID：2307.08942
分类：Soft Condensed Matter
分类简称：cond-mat.soft
提交时间：2023-07-19