شبیه سازی عددی فروریزش ستون های دانه ای بر اساس مدل ویسکوپلاستیک وابسته به فشار با استفاده از روش هیدرودینامیک ذرات هموار

مطالعه حاضر، تحلیل عددی پدیده فروریزش ستون های مواد دانه ای را به کمک روش هیدرودینامیک ذرات هموار و یک رابطه ساختاری محلی پیشنهاد شده توسط ژوپ و همکاران، ارائه می دهد. این روابط ساختاری بر پایه ماهیت متراکم جریان توده دانه ای به عنوان یک جریان ویسکوپلاستیک بیان می شود که ویسکوزیته را به اندازه نرخ کرنش محلی و میدان فشار محلی مرتبط می کند. پارامترهای رئولوژی از طریق نتایج تجربی تعیین شده است. یک روش ساده برای منظم سازی مقدار ویسکوزیته پیشنهاد شد تا شرایط توقف و سطح آزاد جریان گرانشی که فشار آن صفر است را فراهم سازد. نوسانات فشار به عنوان اشکال اصلی در روش "هیدرودینامیک ذرات هموار تراکم پذیر ضعیف" منجر به توزیع نامناسب فشار می شود. در این مقاله، یک الگوریتم جدید برای حذف نوسانات غیرفیزیکی با مرتبط کردن دیورژانس سرعت به لاپلاسین فشار پیشنهاد شده است. شبیه سازی های صورت گرفته برپایه الگوریتم پیشنهادی به خوبی دینامیک جریان دانه ای مشاهده شده در نتایج تجربی را نشان می دهد. ضخامت بیشینه جریان دانه ای روی سطح شیب دار بر اساس مدل رئولوژی محلی و مقادیر تجربی تعیین شد و با نتایج عددی مقایسه شد. فاصله پیشروی نهایی و شیب نشست به دست آمده از شبیه سازی ها با مقادیر تعیین شده از آزمایش های تجربی کاملا سازگاری داشت. نتایج نشان می دهد که نسبت ستون اولیه نقش مهمی در پخش توده دانه ای و شکل نشست نهایی ستون ایفا می کند.