湿颗粒体系下冲击坑的形成模式分析

来源：上海理工大学学报杂志2025年第4期北京时间：

作者：刘鑫，颜文超，吴自雨，周文龙，徐昇，张思睿，肖儿良

单位：上海理工大学 光电信息与计算机工程学院，上海 200093,山东劳动职业技术学院 教务处，济南 250300,上海理工大学 光电信息与计算机工程学院，上海 200093,上海理工大学 光电信息与计算机工程学院，上海 200093,上海理工大学 光电信息与计算机工程学院，上海 200093,上海理工大学 光电信息与计算机工程学院，上海 200093,上海理工大学 光电信息与计算机工程学院，上海 200093

摘要：为深入理解行星表面复杂环境下冲击坑的形成机制，在实验室模拟低速撞击过程，系统研究了颗粒粒径和含水量对冲击坑动力学行为的影响。实验采用不同粒径的玻璃珠作为颗粒床，通过调节含水量，利用高速相机和粒子图像测速（PIV）技术捕捉冲击过程中颗粒的流动特性。结果表明，湿颗粒体系中的冲击坑形成存在扩散崩塌型、堆积崩塌型和不崩塌型3种典型模式，其形成模式由颗粒粒径和含水量共同决定。通过冲击坑形成模式相图的分析，详细讨论了相图发送相变的原理。进一步分析冲击坑尺度形成规律发现，冲击坑直径随含水量增加而减小并趋于稳定，而在相同含水量下，湿颗粒粒径越大，冲击坑直径越大，最终得出冲击尺度特征统一描述的幂律规律。研究成果可为理解行星地质演化提供实验依据和理论模型。

关键词：湿颗粒;PIV;冲击坑形成模式;相图;尺度规律

基金资助：国家自然科学基金资助项目(12072200, 12002213)；崂山实验室科技创新项目（LSKJ202203507）