转鼓中颗粒流动的迟滞-连续流转变OA

颗粒物质的流态转变是非平衡统计物理与颗粒物理的重要研究问题,并与滑坡、雪崩、泥石流等灾害过程紧密相关.尤其是颗粒堆积由间歇性崩塌向连续稳定流动的转变,是多类地质灾害的触发与演化关键环节.尽管已有研究表明转变点受粒径、摩擦、形状与边界条件等多因素控制,但颗粒材料弹性模量对转变点的调制作用仍缺乏系统的研究.本文结合转鼓实验和与之匹配的数值模拟,通过改变颗粒半径和颗粒材料模量,研究单分散体系在转鼓中的迟滞到稳流的转变.通过调节转鼓角速度,借助高速摄影与图像处理得到堆积表面倾角等动力学量.通过引入由于材料模量不同而导致的无量纲变形量,提出了包含模量影响的修正弗劳德数Fr^(**).结果表明,对于不同粒径与不同模量体系,其转变点可由修正后的弗劳德数实现统一,即当Fr^(**)>Frc^(**)时不同模量的颗粒系统由迟滞态转变为稳流态.该结果为建立统一的临界条件预测框架提供依据,并有助于提升相关灾害阈值预测的可操作性,同时为颗粒介质非平衡流变与本构理解提供实验支撑.