The 7th National Conference on Computational Mechanics of Granular Materials in conjunction with The 4th International Symposium on Computational Particle Technology (CMGM-2024 & CPT-2024)

基底粗糙度在颗粒流动力学中起着重要作用，但由于难以量化，目前尚未存在一种边界条件或理论模型能将其较好地描述。本文采用几何粗糙度指标R_a表征基底颗粒与流动颗粒的粒径比和自身空间分布，从而构造系列不同粗糙度基底，通过离散元模拟颗粒柱坍塌过程，研究底部滑移规律。结果表明：随着R_a增大，流动距离逐渐缩短，底部滑移速度与剪切变形率逐渐减小直至为零。在此基础上，通过统计基底颗粒与流动颗粒接触角概率分布，发现颗粒间沿流向倾斜碰撞概率随R_a增大而增大，从微观上解释了基底滑移行为的控制因素。同时，根据颗粒动理学理论，流动颗粒层间动量传递所带来的剪应力与底部碰撞所消耗的剪应力满足受力平衡，得出边界处滑移速度正比于速度梯度，数值上将两者比值定义为滑移长度，与R_a符合指数关系。从颗粒尺度出发，厘清了颗粒几何构型与宏观流动行为的关联关系，提出了一种适用于不同粗糙度边界的基底滑移定律，可作为颗粒流连续介质模型的动态边界条件，为自然灾害防治、工农业颗粒材料输运等大尺度模拟提供更为合理有效的理论工具。

颗粒材料，基底滑移定律，连续介质模型