Granular flow down an inclined plane with highly nonconvex particles: Macroscopic behavior, microstructure, and nonlocal rheology
Notice bibliographique
Résumé
We investigate the flow behavior of highly nonconvex particles on an inclined plane using three-dimensional Contact Dynamics simulations. These particles, termed Platonic polypods, are generated by extruding arms from the faces of Platonic solids, with the number of arms n_{b} taking values in {4,6,8,12,20}. Assemblies of these polypods adhere to established flow initiation laws. Interestingly, the onset angle initially decreases with increasing n_{b} before slightly rising for larger values. Conversely, the maximum angle marking the transition from dense to collisional flow exhibits the opposite trend. As a result, the angular range supporting dense flow widens with increasing n_{b}. In the steady dense flow regime, we analyze the stress, packing fraction, velocity, and connectivity profiles of the assemblies. Away from the boundaries, the granular material exhibits uniform packing fraction, inertial number, and coordination number within the bulk. In this region, the flow follows the classical μ(I) rheology. However, near the walls, a "dead zone" emerges, characterized by a localized increase in packing fraction and a sharp reduction in grain velocity. This results in a concave velocity profile over several grain diameters, leading to a breakdown of the μ(I) law. A detailed microstructural analysis reveals enhanced interlocking between particles near the walls compared to the bulk. To reconcile the differences between the flowing region and the dead zone, we adapt a recently proposed nonlocal approach, originally developed for rotating drum flows [Wang et al., Phys. Rev. Res. 6, 043310 (2024)2643-156410.1103/PhysRevResearch.6.043310], to the inclined plane geometry. This approach relies on a fluidity-based description governed by the local packing fraction. The resulting model, consistent with Bagnold scaling, successfully reproduces the full velocity profiles without requiring any fitting parameters.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».