Self-diffusion in inhomogeneous granular shearing flows

剪切(物理) 缩放比例 球体 机械 粒状材料 剪切流 剪切速率 剪切(地质) 同种类的 颗粒物质 物理 统计物理学 经典力学 材料科学 热力学 几何学 数学 粘度 天文 复合材料 量子力学
作者
Riccardo Artoni,Patrick Richard,Michele Larcher,James T. Jenkins
出处
期刊:Physical review [American Physical Society]
卷期号:106 (3) 被引量:4
标识
DOI:10.1103/physreve.106.l032901
摘要

In this Letter, we discuss how flow inhomogeneity affects the self-diffusion behavior in granular flows. Whereas self-diffusion scalings have been well characterized in the past for homogeneous shearing, the effect of shear localization and nonlocality of the flow has not been studied. We, therefore, present measurements of self-diffusion coefficients in discrete numerical simulations of steady, inhomogeneous, and collisional shearing flows of nearly identical, frictional, and inelastic spheres. We focus on a wide range of dense solid volume fractions, that correspond to geophysical and industrial shearing flows that are dominated by collisional interactions. We compare the measured values first with a scaling based on shear rate and, then, on a scaling based on the granular temperature. We find that the latter does much better than the former in collapsing the data. The results lay the foundations of diffusion models for inhomogeneous shearing flows, which should be useful in treating problems of mixing and segregation.
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