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密度-双分散粒状滑动体的动态特性和偏析实验研究( Experimental study of the dynamic behavior and segregation of density-bidisperse granular sliding masses at the laboratory scale )
LT Sheng SS Hsiau NW Hsu
通过对快速颗粒流的动力学和过程以及重力驱动流中颗粒离析机理的认识，我们可以在地球物理背景下阐明雪崩下游地区的颗粒组成结构，如滑坡、岩石坠落、雪板雪崩等。这种动力学也为地球物理研究提供了基础。本文通过实验研究了准二维粗糙斜矩形溜槽中密度-双斜快速颗粒流的动力学行为和偏析现象。用两种密度比的颗粒研究了密度诱导偏析的机理，用四种斜槽倾角测试了驱动力的影响。颗粒图像测速仪(PIV)测量得到了混合流的动力学特性，包括流动-深度演化、流态和深度速度分布、剪切速率和高剪切带上的颗粒温度。通过二维图像处理，得到了颗粒在流动方向上的二维浓度分布，确定了颗粒的偏析状态。在上游区域，较重颗粒浓度的变化定义为密度诱导偏析状态的强度。结果表明，混合流动参数，特别是剪切速率和高剪切带上部颗粒温度，对颗粒雪崩中颗粒的偏析强度有重要影响。在上游区，较高的剪切速率和较高的颗粒温度导致混合物流动中的阻力较小，导致较强的密度诱导颗粒偏析。这些结果很好地描述了稠密颗粒流从上游起始到下游稳态的整个过程。因此，它们揭示了混合流在深度方向上的结构，有望解释各种重力驱动的混合颗粒流。
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