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二维光滑凸起上颗粒流的多种解决方案。 (英语) Zbl 1383.76526号

小结:地球物理颗粒流,如雪崩、泥石流、火山碎屑流和火山碎屑流,总是受到其流经的基底地形的强烈影响。特别是,局部颠簸或障碍物可能会导致气流厚度和速度或冲击波的快速变化,从而耗散大量能量。因此,了解粒状材料如何受到底层地形的影响,对于减灾至关重要,例如,改进雪崩导流或拦沙坝的设计。此外,与固体边界的相互作用也可以在工业过程中有重要的应用。本文通过小尺度实验研究了颗粒雪崩在二维光滑对称凸起上的流动。实验表明,根据初始条件的不同,可以观察到两种不同的稳态状态:在凸块下游形成分离射流,或者在凸块上游形成激波。通过在障碍物前面添加不同数量的可腐蚀颗粒,可以控制这两种状态之间的过渡。采用曲线坐标系下的深度平均地形雪崩理论对系统进行建模。结果表明,这两种情况下的实验结果都符合得很好。对于激波情况,整个系统的时间相关数值模拟显示了向平衡状态的演变,以及当流入停止时,撞击上游的粒子沉积。将地形跟随理论与对齐笛卡尔坐标系中的标准深度平均雪崩模型进行了比较。对于这个非常敏感的问题,研究表明,地形跟随雪崩模型能够更好地捕捉到稳定的冲击状态,而标准理论无法预测喷气式飞机的起飞点。为了保持使用笛卡尔坐标的实用性,但提高地形跟随模型的预测能力,使用坐标映射将地形跟随方程从曲线坐标转换为笛卡尔坐标。在笛卡尔坐标系下的地形跟随模型与原始曲线公式进行了相同的预测,但实现起来要简单得多。

MSC公司:

76T25型 颗粒流

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PIV实验室
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全文: 内政部

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