Drag anisotropy of cylindrical solids in fluid-saturated granular beds
Drag anisotropy of cylindrical solids in fluid-saturated granular beds
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流体饱和颗粒床中圆柱形固体的阻力各向异性
DOI：
10.1103/physrevfluids.6.124302
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发表时间：
2021
影响因子：
2.7
通讯作者：
Kudrolli, Arshad
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Pal, Ankush;Kudrolli, Arshad
我们研究了长径圆柱形固体入侵者在等深度饱和水颗粒床中运动时所受的方向阻力。聚甾烯和水凝胶颗粒直径分别用于研究具有高接触摩擦的材料和接近无摩擦的材料。入侵者的阻力是在垂直和平行于其轴的方向上测量的，作为从准静态区域到速率相关区域的速度的函数。我们发现，在两种介质中，阻力各向异性并不是恒定的，并且随着驱动速度的增加而显著增加。特别是对于高摩阻床层和低摩阻床层，当无因次弗劳德数在和之间变化时，分别从2.6增加到4.5，从7.0增加到8.2。平均而言，观察到与for呈对数增长。利用水凝胶颗粒在水中的折射率匹配特性，我们进一步证明了圆柱体周围的泥沙流动在两个方向上与表面摩擦为主的阻力是一致的。用薄圆盘估算了圆柱面和圆形平端对阻力的相对贡献，以了解观测到的阻力随长径比和表面摩擦的变化。
We study the direction-dependent drag acting on a cylindrical solid intruder with lengthand diameteras it moves in water-saturated granular beds at constant depth. Polysterene and hydrogel grains with diameterare used to investigate materials which have high contact friction and those which are nearly frictionless, respectively. The drag on the intruder is measured while oriented perpendicularand parallelto its axis as a function of speedfrom the quasistatic to the rate-dependent regime. We find that the drag anisotropyis not constant and increases significantly with driving rate andin both mediums. In particular for,increases from 2.6 to 4.5, and from 7.0 to 8.2 in the high- and low-friction beds, respectively, as the nondimensional Froude numberis varied betweenand. On average,is observed to increase logarithmically withfor. Exploiting the index-matched nature of hydrogel grains in water, we further show that the sediment flow around the cylinder in the two orientations is consistent with skin friction–dominated drag. The relative contributions of the cylindrical side and the circular flat-ends onare estimated with thin disks to understand the observed variation of drag with aspect ratio and surface friction.
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DOI：
10.1073/pnas.1911317116
发表时间：
2019-12-17
影响因子：
11.1
作者：
Kudrolli, Arshad;Ramirez, Bernny
通讯作者：
Ramirez, Bernny
影响因子：
--
作者：
Kubota Takumi;Ishikawa Haruto;Takada Satoshi
通讯作者：
Takada Satoshi
湿颗粒介质中入侵者运动的微观力学
影响因子：
2.7
作者：
R. Jewel;Andreea Panaitescu;A. Kudrolli
通讯作者：
A. Kudrolli
DOI：
10.1098/rspa.2009.0445
发表时间：
2010-04-08
影响因子：
3.5
作者：
Mueller, S.;Llewellin, E. W.;Mader, H. M.
通讯作者：
Mader, H. M.
浸没的颗粒材料中的阻力
影响因子：
2.7
作者：
T. Hossain;P. Rognon
通讯作者：
P. Rognon