On the complexity/criticality of Jamming during the discharge of granular matter from a silo
本文旨在探讨最近关于筒仓卸料问题中自组织临界性、堵塞过程和逾渗理论的比较的讨论[1]。Zurin，A. Garcimartin，D. Maza，L.A.Pugnaloni，J.M.Pastor，“Jamming during the discharge of granular matter from a silo”，Phys.Rev.E 71，051303（2005）].统计阻塞筒仓调查从不同的模型：渗流，自组织临界。
2011-11-28 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Silo Music and Silo Quake: Granular Flow Induced Vibration
本文通过对料仓出料过程中的加速度和声测量，说明料仓音乐是料仓震动产生的一种声共振。后者是由高大狭窄筒仓中壁与颗粒物料之间的粘滑摩擦产生的。对于所研究的排放率，流动脉动的发生和频率主要由颗粒材料和筒仓壁的表面性质决定。测试结果表明，散粒体的脉动运动驱动筒仓的振动，筒仓振动的发生不需要筒仓与散粒体之间的共振相互作用。
2003-10-04 cond-mat.soft
Silo discharge of mixtures of soft and rigid grains
本文研究了底部有窄孔的准二维筒仓中软、弹性低摩擦球形颗粒和相似尺寸的硬摩擦球的混合物的出流动力学和堵塞现象。以往的工作已经证明了弹性和摩擦力对筒仓卸料的重要影响。我们表明，除了少量，甚至低至5%，硬颗粒的软，低摩擦颗粒的合奏已经有显着的后果。混合物允许直接比较不同类型的颗粒堵塞孔口的概率。我们分析这些概率的硬，摩擦和软，滑颗粒的基础上，他们参与的阻塞拱，并比较流出速度和持续时间的非永久性堵塞的混合物的不同组合物。实验结果与数值模拟进行了比较。后者强烈建议物种间的颗粒摩擦的显着影响。
2021-02-01 cond-mat.soft
Connection between the mass flow rate and the base and bulk normal stresses in silo discharge
采用软颗粒离散元模拟方法，研究了二维筒仓中多分散颗粒连续卸料的过程。我们发现，质量流率表现出类似的变化与垂直正应力在基地和过渡点的散装，这意味着基地正应力可以被认为是其散装对应的代表。基底正应力和过渡点正应力随填土高度的变化符合Janssen模型，前者大于后者。过渡点（$y_t$）被定义为孔口影响区（ROOI）的垂直范围，其位于邻近孔口的正上方。过渡点主要发生在同一位置，而与填充高度无关。然而，当改变孔口尺寸时，它发生变化，表明它的发生是局部现象。最后，转换点和出口处的垂直速度的缩放显示，与孔口尺寸$D$相比，$y_t$是更相关的长度尺度。这种缩放提供了一个新的洞察筒仓排放的动态的情况下，流量变化，但正常的应力保持很大程度上不变的孔口尺寸的变化。
2017-12-05 cond-mat.soft
Density distribution of particles upon jamming after an avalanche in a 2D silo
本文对二维筒仓卸料后的颗粒密度分布进行了全面的分析。采用拟动力学算法对平面筒仓的充填和卸料过程进行了模拟。颗粒是沉积在容器中的单一尺寸的硬盘，并经过攻丝过程进行压实。然后，在筒仓底部打开一个给定尺寸的孔，并触发排放。在开口处产生堵塞并恢复平衡之后，通过将空间划分为具有不同几何布置的单元来分析筒仓处剩余颗粒的最终分布，以可视化开口附近的密度降低在整个系统中传播的方式。不同的行为作为压实度的函数进行了讨论。
2015-10-16 cond-mat.soft
Velocity profiles in forced silo discharges
当颗粒状物料通过底部的孔口从筒仓中自由排出时，流量在整个排出过程中保持恒定。然而，最近已经表明，如果通过超重迫使排放，则流速在排放的最后阶段增加，这与粘性流体形成鲜明对比[Madrid等人，Europhys. Lett.（2018年）]。虽然已经讨论了驱动这种流速增加的一般机制，但是关于这种现象仍然存在许多悬而未决的问题。一个这样的问题是，除了与增加的流速一致的微不足道的总体增加之外，内部速度分布受影响的程度。本文采用离散元法模拟了筒仓强制泄流时的内部流速分布，并与自由泄流时的内部流速分布进行了比较。速度剖面的变化有些微妙。有趣的是，在自由放电，而速度分布是稳定的筒仓基地和以上的高度相当于一个筒仓直径，存在一个过渡区，其中的轮廓演变的时间，尽管恒定的流速。与此相反，强制放电目前稳定的配置文件在所有高度的颗粒柱在初始恒定流阶段，随后由整体增加的速度时，加速阶段的发展。
2020-05-14 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Silo collapse under granular discharge
我们调查，在实验室规模，半径$R$和厚度$t$的圆柱壳的颗粒放电引起的崩溃。我们测量的临界填充高度的结构失败后放电。我们观察到，筒仓维持填充高度显着高于通过耦合标准壳屈曲和颗粒应力分布理论获得的估计。两种效应有助于稳定结构：（i）低于临界填充高度，由于颗粒壁摩擦的动态稳定防止了局部壳屈曲模式不可逆地增长;（ii）高于临界填充高度，在整个颗粒柱的向下滑动运动开始之前发生坍塌，使得只有部分摩擦动员起作用。然而，我们还注意到，临界填充高度随着晶粒尺寸$d$的增加而减小。粒度贡献的重要性由比率$d/\sqrt{R t}$控制。我们合理化这些拮抗剂的影响与一种新的流体/结构理论都占颗粒摩擦的实际状态在壁和固有的壳缺陷介导的颗粒。该理论产生新的缩放预测与实验结果进行了比较。
2014-12-05 cond-mat.soft
Flow of magnetic repelling grains in a two-dimensional silo
在一个典型的筒仓卸料过程中，物料流速由颗粒之间的接触力决定。在这里，我们报告了一个原始的研究有关的二维筒仓充满排斥磁性颗粒的放电。这种非接触的相互作用导致与传统颗粒材料观察到的动力学不同的动力学。我们发现，虽然流量对孔径大小的依赖关系大致遵循幂律与指数$3/2$在非排斥系统中发现，在放电过程中的密度和速度的轮廓是完全不同的。必须考虑到新的现象。尽管没有接触，堵塞和不连续性也观察到小于由排斥颗粒的有效半径确定的临界尺寸的孔。
2015-10-17 cond-mat.soft
Comparing non-local granular fluid continuum models for silo discharge: Toward clogging prediction
North China Electric Power University（华北电力大学）
该研究在Basilisk平台上通过二维有限体积法模拟筒仓卸料，系统比较非局部颗粒流体连续介质模型，评估堵塞概率，发现模型间卸料率预测存在定量差异，开源实现计算高效。
2026-08-28 cond-mat.soft
Discharge of elongated grains in silos under rotational shear
对旋转底筒仓中细长颗粒的卸料进行了数值研究。与固定底部相比，轻微横向剪切的引入使流速$Q$降低高达70%，但通过进一步增加外部剪切，流速显示出适度增加。关注流速$Q$对孔口直径$D$的依赖性，球体和杆显示出两种不同的趋势。对于棒，在小孔径限制下，$Q$似乎遵循指数趋势，偏离经典的幂律依赖性。这些宏观观察结果与我们早期的实验结果非常一致[Phys. Rev. E $\textbf{103}$，062905（2021）]。借助粗粒化方法，我们得到了宏观密度、速度、动压和取向场的空间分布。这使我们能够检测到由外部剪切引起的从漏斗到质量流模式的转变。此外，平均这些领域中的区域的孔揭示了强烈的初始减少$Q$主要是由于在流速的变化，而弱增加的趋势，在较高的旋转速率是有关增加填充分数。在孔口处的晶粒取向的类似分析表明，流速大小与竖直取向和孔口处的填充分数与晶粒的顺序相关。最后，在筒仓的中心的平均加速度的垂直分布表示，该区域的加速度是不可忽略的收缩显着由于强烈的扰动引起的移动壁。
2022-10-25 cond-mat.soft
Surface depression with double-angle geometry during the discharge of close-packed grains from a silo
当标准包装条件下的粗颗粒从筒仓中排出时，在表面上形成具有单一斜坡的圆锥形凹陷。我们观察到，体积分数的增加产生了一个更复杂的抑郁症，其特征在于由两个角度的放电：一个较低的角度接近一个标准的包装和一个相当大的上角测量。斜率的变化出现在周边处的密集堆积的停滞区域与在孔上方形成的中心流动通道之间的边界处。由于后一区域中的材料总是流化的，所以流速不受床的初始填充的影响。另一方面，当使用相同尺寸和密度的光滑颗粒时，两个角度之间的对比度明显较小，这表明高体积分数和摩擦必须结合以产生观察到的几何形状。我们的研究结果表明，表面轮廓有助于通过简单的目视检查确定的颗粒床的填充条件，这可以是有用的，以防止不必要的崩溃在筒仓排放工业。
2017-03-29 cond-mat.soft physics.class-ph
Average outpouring velocity and flow rate of grains discharged from a tilted quasi-2D silo
本研究通过准二维料仓实验，测量不同倾斜角度下颗粒的质量流量、出口速度和堆积分数，提出考虑孔口角度及邻近静止区角度的模型，以描述倾斜对颗粒排出流量的影响。
2023-01-20 cond-mat.soft
The simultaneous discharge of liquid and grains from a silo
水通过容器底部孔口的流速取决于流体静压力，而对于干燥的颗粒材料，流体静压力几乎是恒定的。但是，当谷物和液体同时从筒仓中排出时会发生什么呢？通过测量作为时间函数的流速，我们发现：（i）出现不同的状态，从由有效流体粘度控制的恒定流速到取决于孔径和颗粒尺寸的流体静力学状排放，（ii）混合材料总是比干燥颗粒排放得快但比液体排放得慢，（iii）对于混合物，液体水平比颗粒水平下降得更快，但它们总是彼此成线性比例，以及（iv）在从两相到单相排放的过渡期间发生流速的突然增长。这些结果与颗粒床上方静水压力的降低和水动力阻力之间的竞争有关。提出了一个结合Kozeny-Carman方程、Bernoulli方程和质量守恒方程的模型，数值计算结果与实验结果吻合较好。
2018-01-17 cond-mat.soft physics.flu-dyn
The effect of obstacles near a silo outlet on the discharge of soft spheres
筒仓排放中的柔软光滑颗粒显示出特殊的特性，例如，包括非永久性堵塞和间歇流动。本文描述了在准二维筒仓中对软、低摩擦水凝胶球的研究。我们通过在筒仓出口前放置障碍物，使这些球体在排放过程中更具竞争性。高速光学成像用于捕获放电过程。通过使用MASK R-CNN算法的机器学习软件识别和跟踪视场中的所有粒子。利用粒子跟踪测速仪（PTV），分析了在本研究中的速度场、出口时间场、填充率场和动应力场。而在行人动力学中，在狭窄的大门前放置障碍物可以减少出口附近的压力，并使出口更有效，对于我们的软颗粒，效果相反。在孔口上方放置障碍物总是会导致流速降低，在某些情况下甚至会增加堵塞概率。
2022-08-25 cond-mat.soft nlin.AO physics.data-an
Obstacle-shape effect in a two-dimensional granular silo flow field
对有障碍物影响下的二维重力驱动颗粒泄流进行了简单的实验和数值模拟。根据先前的工作（Zurin { \it et al.，I，物理学\，修订版\，Lett.}，{ \bf 107}：278001，2011），可以通过在适当位置放置圆形障碍物来抑制颗粒排出流的堵塞。为了研究颗粒流中障碍物效应的细节，本文采用颗粒动力学方法。通过实验和数值计算发现，障碍物对出口附近的水平速度分布和填充率有显著的影响。除圆形障碍物外，我们还利用三角形、倒三角形及水平杆形障碍物来讨论颗粒排放流中的障碍物形状效应。通过对颗粒速度分布、颗粒温度、颗粒体积分数等动力学参数的研究，发现三角形障碍物或水平杆可以有效地防止颗粒堵塞。从所得到的结果，我们认为，绕过障碍物周围的颗粒和由此产生的低包装分数在出口区域有效地防止堵塞在一定类别的颗粒排放流。
2017-06-15 cond-mat.soft
Elongated particles discharged with a conveyor belt in a two-dimensional silo
通过实验研究二维料仓中传送带排出椭圆形颗粒的过程，揭示带速降低导致间歇流、速度波动增强及出口颗粒取向有序性下降。
2023-11-02 cond-mat.soft physics.flu-dyn
The granular silo as a continuum plastic flow: the hour-glass vs the clepsydra
颗粒筒仓是颗粒物质触变特性的众多有趣例证之一：出口处形成快速流动，通过密集剪切流向上传播，而容器底部角落处的材料保持静止。对于足够大的出口，排放流是连续的;然而，与漏杯相比，漏杯的流速取决于容器中剩余流体的高度，颗粒筒仓的排放速率是恒定的。在2D Navier-Stokes求解器中实现塑性流变学（遵循mu（I）流变学或恒定摩擦），我们模拟了颗粒筒仓的连续对应物。这样做，我们在排放过程中获得恒定的流速，并恢复Beverloo结垢，与筒仓的初始填充高度无关。我们表明，降低摩擦系数的值导致过渡到一个不同的行为，类似于一个粘性流体，和填充高度成为活跃在放电过程中。压力场表明，足够大的摩擦系数值（$\simeq$ 0.3）允许在出口上方形成低压空腔，因此可以解释Beverloo缩放。总而言之，沙漏和漏壶泄流的区别似乎在于塑性屈服应力的存在与否。
2012-11-26 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Shape dependence of resistance force exerted on an obstacle placed in a gravity-driven granular silo flow
通过实验和数值模拟，研究了重力驱动的料仓慢速流动中障碍物所受的阻力。在二维颗粒筒仓中，在出口上方放置障碍物。通过调节出口宽度和障碍物的位置，可以控制出口流量。在颗粒排放过程中，测量流速和施加在障碍物上的阻力。利用所获得的数据，由排出流量与阻力-力减小率之间的关系定义了表征颗粒流中力平衡的无量纲数。无量纲数与流速无关。相反，我们发现了无量纲数的弱形状依赖性。这种趋势是颗粒筒仓流动阻力的一个独特特征。它表征了颗粒料仓流动中与障碍物相互作用的有效流动宽度。
2018-05-08 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Size Segregation of Granular Matter in Silo Discharges
我们对从孔中排空的准二维筒仓中颗粒物质的分离进行了实验研究。当使用多尺寸颗粒时，观察到尺寸分离，其中较大的颗粒位于最快流动区域的筒仓中心。我们使用成像来研究筒仓内的流动，并定量测量作为位置和时间的函数的双分散珠的浓度分布。表面的角度由颗粒的休止角给出，并且流动仅在该倾斜表面的顶部附近的几个层中发生。流动区域在筒仓中心附近变深，并被限制在以孔口为中心的抛物线区域内，该区域由运动学模型近似描述。实验证据表明，分离发生在表面上，而不是在筒仓内部的流动深处，那里也存在速度梯度。我们报告的时间发展的双分散颗粒的浓度作为一个功能的尺寸比，流速，和初始混合物的比例。所观察到的现象的定性方面可以解释的隔离的空隙填充模型。
1999-05-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Collisional regime during the discharge of a 2D silo
本文采用分子动力学模拟对二维筒仓出口附近的颗粒碰撞动力学进行了研究。大多数对这种颗粒系统的研究集中在介质的主体。在该区域中，接触是永久的或长期的，因此连续近似能够产生速度分布或质量流的结果。然而，靠近出口，介质的密度降低，并且接触是瞬时的。因此，碰撞性质的动力学变得显着，在这项工作中进行了专门的调查。更有趣的是，出口附近的区域是形成阻挡小孔流动的拱形的区域。据发现，从堵塞政权（在小孔径）的连续流政权的过渡是平滑的碰撞变量。此外，由速度分布反映的粒子动力学也不受影响。这一结果意味着，没有临界出口尺寸，分开两个制度，在文献中提出。相反，所获得的结果支持了另一种情况，即任何出口尺寸都可能发生堵塞。
2022-02-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Discharge of elongated grains from silo with rotating bottom
我们研究流动的细长颗粒（木钉的长度$L$ =20毫米，直径$d_c$ =6和8毫米的圆形横截面）从筒仓旋转底部和直径$D$的圆形孔。在小孔范围（$D/d<5$）内，堵塞物大多被旋转底座打破，并且流动是间歇性的，伴有雪崩和暂时堵塞。这里$d\equiv(\frac{3}{2}d_c^2L)^{1/3}$是有效粒径。与球形颗粒不同，对于杆，在间歇状态下，在较低的孔口尺寸下，流速$W$明显偏离幂律依赖性$W\propto (D-kd)^{2.5}$，其中仅在临时堵塞之间测量$W$。相反，在低于约$D/d<3$时，检测到指数依赖性$W\propto e^{κD}$。这里，$k$和$κ$是单位阶常数。更重要的是，旋转筒仓底部会导致流量大幅下降（超过50%），而流量在连续流状态下并不显著依赖于$ω$值。在间歇性方案中，$W(ω)$似乎遵循非单调趋势，尽管存在相当大的噪声。一个简单的图片，在从漏斗流到质量流的切换和对齐的钉由于旋转方面，提出了解释所观察到的球形和细长晶粒之间的差异。我们还观察到剪切诱导的取向排序的钉在底部，使他们的长轴平均取向在一个小的角度$\langleθ\rangle \approx 15^\circ$的底部的运动。
2021-06-25 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Scale dependence of segregation patterns in the filling of silos
针对实验室与工业现场筒仓填充时颗粒尺寸偏析模式相反的矛盾，通过系统实验明确模式由筒仓长细比和Stokes数控制，提出统一标度框架调和两类观测结果并阐明流体的作用。
2025-08-01 cond-mat.soft
Intermittent flow and transient congestions of soft spheres passing narrow orifices
软，低摩擦颗粒在筒仓中显示出独特的功能，在其排放。出料速度和堵塞概率均取决于瞬时料仓填充高度，与填充硬颗粒的料仓形成鲜明对比。原因是节流孔处的压力依赖于填充高度。我们研究了软水凝胶球的筒仓排放的统计。流出被发现变得越来越波动，甚至间歇性与减小孔口尺寸，并与降低填充高度。在小于两个颗粒直径的孔中，流出可以完全停止，但与刚性颗粒形成的堵塞相反，这些堵塞物可以自发溶解。我们分析了这种非永久性收缩，并将其归因于容器中的缓慢重组过程，这是由材料的粘弹性引起的。
2020-07-15 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Flow in an hourglass: particle friction and stiffness matter
本文对筒仓外颗粒流进行了实验研究和数值模拟。监测排放速率的时间演变以及容器底部的法向力（表观重量）。我们表明，颗粒刚度有很强的影响筒仓排放的定性特征。对于可变形颗粒的杨氏模量约为$Y_m\approx 40$千帕在筒仓的基础压力的顺序为4千帕降低摩擦系数导致一个逐渐变化的排放曲线：流量成为填充高度的依赖，它减少在放电过程中。对于杨氏模量约为$Y_m\approx 500$ MPa的硬颗粒，流速对摩擦系数值的敏感性要小得多。使用DEM数据结合粗粒化方法，使我们能够计算所有相关的宏观领域，即线性动量，密度和应力张量。在低摩擦极限下观察到的排放差异与压力场的强烈差异有关：而对于硬颗粒，Janssen筛选是有效的，导致筒仓壁附近的高垂直应力和孔口区域上方的小压力，对于可变形颗粒，孔口上方的压力较大，并在排放过程中逐渐减小。我们已经分析了在该区域的孔口（附近的位置的出口）的软颗粒的情况下，具有低摩擦系数的动量平衡，并提出了一个唯象的配方，预测的线性下降的流速随着填充高度的降低。
2021-04-16 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Flow of asymmetric elongated particles
本文结合X射线CT实验考察玉米粒和削尖销钉在剪切与料仓卸料中的取向，揭示非水平面旋转导致尖端更常朝上，并用能量观点解释及定量表征该不对称分布。
2023-12-08 cond-mat.soft
Internal Waves Control Bulk Flow in Silos
Université de Lorraine（洛林大学）；Université de Liège（列日大学）
研究发现，料仓卸料过程中，出口附近死区产生的减速波频率随介质内聚力降低而减小，与出口尺寸无关。
2025-12-19 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Self-similar velocity and solid fraction profiles in silos with eccentrically-located outlets
我们研究重力引起的干燥和无粘性颗粒介质通过偏心放置在一个平面筒仓出口流，采用软球离散元方法的基础上的计算。当偏心率以壁和出口最靠近壁的角部之间的间隙（$s$）的形式给出时，在出口处测量的垂直速度剖面是自相似的。另一方面，垂直速度的自相似性并不总是适用于由出口中心与筒仓底部之间的距离给出的所有偏心率（$e$），这是偏心率的典型度量。对于固体分数的分布也注意到类似的观察结果。对于偏心率的前一个措施，观察到的流动条件是相似的不同的出口尺寸。相比之下，我们观察到，后者导致不同的流动模式的最高偏心率，其中最大的出口接触侧壁和其余的位于一定的距离。本研究从出口处的垂直速度和固体分数剖面的自相似性的角度，确定了与$e$相比，$s$的重要性，并推广了Janda等人[Phys.Rev.Lett. 108，248001（2012）]在筒仓与偏心颗粒排放的一个中心出口。
2021-12-28 cond-mat.soft
Differential equation for the flow rate of discharging silos based on energy balance
自1852年Hagen和1961年Beverloo等人的早期工作以来，颗粒物料从筒仓中通过圆孔排出的流量一直是用量纲分析和实验拟合的方法来描述的，并通过“自由降落拱”模型来解释。在这里，与传统的方法相比，我们推导出一个微分方程的基础上的系统的能量平衡。由于能量项的补偿，该方程与众所周知的Beverloo规则一致。此外，这个新的方程可以用来探索新的筒仓排放条件。特别是，我们展示了如何可以预测摩擦对流量的影响。采用离散元法仿真验证了理论的正确性。
2020-05-14 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Dense bubble flow in a silo: an unusual flow of a dispersed medium
本文对二维贮仓中气泡的稠密流动进行了实验研究。一个粒子跟踪技术已被用来带出的流动的主要属性：气泡的位移，横向和轴向速度。气泡的行为被观察到呈现出与颗粒流中的不可变形固体颗粒的相似性。然而，气泡速度和它们的变形之间的相关性已被证明。此外，一个新的排放法律（Beverloo的）必须考虑这样一个系统，其中观察到的流量变化为D^{1/2}，并取决于颗粒的变形能力。
2006-04-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Flow rate from a vertical silo with a tilted orifice
本研究通过实验证明，旋转竖直料仓的孔口而非倾斜整个料仓即可调节颗粒流量，并揭示了孔口旁停滞区动力学与几何形状对流量控制的关键作用。
2025-02-04 cond-mat.soft
Role of vibrations in the jamming and unjamming of grains discharging from a silo
本文介绍了在垂直振动作用下，平底筒仓卸料时无粘性颗粒堵塞的实验结果。当出口孔仅为几个颗粒直径宽时，由于阻塞拱的形成，流动可以被阻止。因此，需要外部激励来恢复流动。在这种情况下，使用连续的轻微振动是缓解流动的常用技术。即使堵塞不那么频繁，它仍然是振动筒仓中的一个问题。原则上，有两种可能的机制，通过振动可以促进流动：（i）减少阻塞拱形成的可能性，以及（ii）一旦阻塞拱形成，阻塞拱就会破裂。通过测量雪崩内部没有颗粒流过出口的时间间隔，我们能够估计振动破坏阻塞拱的概率。这一结果与双变量概率模型的预测一致，在该模型中，振动和非振动筒仓中形成阻塞拱的可能性相等。这表明，上述第二种机制是改善轻微振动筒仓流动性的主要原因。
2009-07-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Particle flow rate in silos under rotational shear
最近，To et al.~实验研究了圆筒形筒仓中的颗粒流，筒仓底壁相对于侧壁\cite{Kiwing2019}水平旋转。在这里，我们数值重现他们的实验结果，特别是，作为旋转频率的函数的质量流率$Q$的特殊行为$f$。也就是说，我们发现，对于小的出口直径$D$的流量增加与$f$，而对于较大的$D$的非单调行为得到证实。此外，使用粗粒化技术，我们计算的宏观密度，动量和应力张量场。这些结果最终表明，放电过程中的变化直接关系到从漏斗流到质量流的流动模式的变化。此外，通过将小孔处的质量流（线动量场）分解为宏观速度场和密度场两个主要因素，我们得到了线动量的非单调行为是由密度变化引起的，而不是由宏观速度的变化引起的.此外，通过分析动应力的空间分布，发现对于小孔，增大旋转剪切力可以提高平均动压$\langle p^k \rangle$，提高系统的流动性。这降低了拱的稳定性，因此，体积流量单调增加。然而，对于大的孔口，我们检测到$\langle p^k \rangle$非单调地变化，这可以解释当改变旋转剪切时$Q$的非单调行为。
2021-04-29 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Heterarchical Granular Dynamics
本研究提出一种异层级颗粒动力学模型，通过空间与微结构内部坐标以异层级方式建模重力下空隙的随机动力学，可描述颗粒介质的稳定/流动状态及颗粒尺寸的影响，经柱体坍塌和料筒卸料模拟验证有效。
2025-01-14 cond-mat.soft
Pressure independence of granular flow through an aperture
我们的实验表明，颗粒材料通过孔的流速是由施加到颗粒的出口速度，而不是由在基地的压力控制，相反，通常是假设在以前的作品。这一结果是通过研究单一尺寸圆盘的密相填料通过孔口的排放过程而实现的。流动由传送带驱动。这种二维水平设置允许分离压力和速度，因此，独立地控制盘逃离水平筒仓的速度和孔附近的压力。发现流速与带速度成正比，与容器中的盘的量无关，因此与出口区域中的压力无关。此外，这种特定的实验配置使得可以从卸载后搁置在传送带上的盘的单个图像获得关于系统动态的信息。
2010-05-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.flu-dyn
Forced flow of granular media: Breakdown of the Beverloo scaling
颗粒物质重力流通过小孔的Beverloo标度有两个明显的普遍特征。一方面，流速与颗粒柱的高度无关。另一方面，不太为人所知但更引人注目的是，流速对颗粒的材料特性（密度、杨氏模量、摩擦系数等）相当不敏感。我们表明，这两个通用功能丢失，如果工作是在一个高速率的系统上完成。与粘性流体相反，如果在颗粒柱的自由表面上施加恒定的压力，则在排出期间流速增加。此外，流速变得对材料性质敏感。然而，出现了一个新的通用功能：耗散功率缩放的平均压力和流量遵循主曲线的强制和非强制条件下，所有材料的性能研究。我们表明，这一特点可以解释，如果在筒仓中的颗粒流被假定为一个准静态剪切流下的$μ(I)$流变。
2020-05-14 cond-mat.soft
Granular flow through an aperture: influence of the packing fraction
在过去的50年里，颗粒材料通过孔的流动在重力驱动的垂直系统（例如筒仓和料斗）中得到了深入的研究。然而，在许多工业应用中，谷物以恒定速度水平运输，躺在传送带上或漂浮在流动液体的表面上。与由压力控制的流体流动不同，颗粒流对局部压力不敏感，而是对出口处颗粒的局部速度敏感。我们还可以预期流速取决于颗粒的局部密度。实际上，垂直系统通过重力以密集配置填充，但相比之下，在水平系统中，密度可以采取大范围的值，可能非常小，这可能显著改变流速。在本文中，我们研究，对于不同的初始包装分数，通过一个孔的单分散颗粒的水平输送带驱动恒速排放。我们报告如何，在放电过程中，填充分数被修改的出口的存在下，我们分析如何在填充分数的变化引起的流速的变化。我们观察到，填充分数的变化不影响在出口处的颗粒的速度，因此，我们建立，流速的变化是直接相关的填充分数的变化。
2014-07-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Analysis of Granular Flow in a Pebble-Bed Nuclear Reactor
球床核反应堆技术，目前正在世界各地复兴，提出了关于筒仓中密集颗粒流的基本问题。一个典型的反应堆堆芯是由石墨燃料卵石组成的，在连续的换料过程中，这些卵石的排水非常缓慢。卵石流是知之甚少，不容易获得的实验，但它对反应堆物理有重大影响。为了解决这个问题，我们在现实的几何形状中进行了全尺寸的离散元模拟，在直径为3.5米，高度为10米的圆柱形容器中排放了多达440，000个摩擦粘弹性直径为6厘米的球体，底部漏斗成30度或60度角。我们还模拟了一个bidisperse核心的动态中心列较小的石墨减速剂卵石，并表明，很少发生混合下降到1：2的直径比。我们分析了平均速度，扩散和混合，局部有序和孔隙度（从Voronoi体积），停留时间分布，和壁摩擦的影响，并讨论反应器设计和颗粒流的基本物理的影响。
2006-02-16 cond-mat.soft
A constitutive law for dense granular flows
连续描述的颗粒流将是相当大的帮助，在预测自然地球物理灾害或在设计工业流程。然而，本构方程的干颗粒流，它支配如何在剪切下的材料移动，仍然是一个有争议的问题。困难之一是，颗粒可以表现得像固体（在沙堆中），液体（从筒仓中倒出时）或气体（强烈搅拌时）。对于这两个极端的制度，本构方程已经提出了基于动力学理论的碰撞快速流动，和缓慢的塑性流动的土壤力学。然而，中等密度的制度，其中颗粒状材料像液体一样流动，仍然缺乏统一的观点，并在过去十年中激发了许多研究。颗粒状液体的主要特征是：屈服准则（临界剪切应力，低于该临界剪切应力，流动是不可能的）和流动时对剪切速率的复杂依赖性。在这个意义上，颗粒物质与经典的粘塑性流体如宾汉流体有相似之处。在这里，我们提出了一个新的本构关系的稠密颗粒流，灵感来自这个类比和最近的数值和实验工作。然后，我们测试我们的三维（3D）模型通过实验颗粒流粗糙的侧壁之间的一堆，在其中一个复杂的三维流动模式的发展。我们表明，没有任何拟合参数，该模型给出了定量预测的流动形状和速度分布。我们的研究结果支持的想法，一个简单的粘塑性方法可以定量捕获颗粒流的特性，并可以作为一个基本的工具，在地球物理或工业应用中更复杂的流动建模。
2006-12-05 cond-mat.soft
Three-dimensional granular flow continuum modeling via material point method with hyperelastic nonlocal granular fluidity
颗粒流及其与外部物体相互作用的精确和有效的建模是一个开放的研究问题。连续介质方法可以用来捕捉被大地力学模型忽略的复杂性，而不需要离散单元方法的计算费用。本构模型和数值求解器是连续介质方法的两个主要方面。粘塑性尺寸相关的非局部颗粒流动性（NGF）本构模型已成功地提供了定量描述的实验流动在许多不同的配置在文献中。本研究开发了一种数值方法，在超弹性框架内，用于实现三维物质点法（3D MPM，颗粒流模拟的适当数值求解器）中的NGF的动力学形式。这种方法在能量守恒上是一致的，动力学形式包括了流动停止的非局部效应。挖掘数据，定量测量和定性可视化，收集实验通过我们的机器人设备来评估模型的流动几何形状以及相互作用力。结果进一步比较与最近修改的塑料Drucker-Prager本构模型的结果，并在其他配置，包括轮-土相互作用，重力驱动筒仓，泰勒-库埃特流。
2021-09-21 cond-mat.soft physics.geo-ph
