无黏性颗粒柱坍塌流动的尺寸效应分析

来源：上海理工大学学报杂志2023年第6期北京时间：

作者：孙英皓，牛志扬，王等明

单位：兰州大学 土木工程与力学学院，兰州 730000,兰州大学 土木工程与力学学院，兰州 730000,兰州大学 土木工程与力学学院，兰州 730000

摘要：为分析离散介质流动性的尺寸效应，揭示工程实际中不同尺度质量流的瞬态流动行为，运用粒子高速测量装置和自主搭建的准二维颗粒坍塌实验平台，对无黏性颗粒柱在重力驱动下的坍塌流动过程进行了研究，通过粒子图像测速（PIV）技术分析了柱体纵横比和初始尺寸对颗粒坍塌后流动性和堆积形态的影响。研究结果表明，不同初始长度的颗粒柱坍塌后流动前端位置随时间的演化表现出了相似的特征，但是系统尺寸的变化对其最终的堆积形态会产生明显的影响，尤其是流动距离。通过分析尺寸效应消失的临界长度，建立了无黏性颗粒柱坍塌后流动距离与其纵横比和初始长度之间满足的标度关系，该关系可以准确描述系统尺寸变化对颗粒流动性产生的影响。

关键词：颗粒物质;坍塌;流动距离;尺寸效应;PIV技术;标度律

基金资助：国家自然科学基金资助项目（12272158，11872028）