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)

水流驱动的颗粒运动与自然环境（如泥沙运动、海岸侵蚀、污染物输运和地貌演变）和能源化工等工业过程密切相关。尽管天然颗粒形状复杂，以往大多数精细化的物理试验研究以球形颗粒为基础，缺少对颗粒形状特性以及颗粒-颗粒、颗粒-流体等微观相互作用的关注，因此现有理论模型还不能很好地考虑颗粒形状对水流驱动下颗粒运动的影响机制。本文搭建了一个适用于精细化观测颗粒运动的水槽模型试验平台，利用图像处理、图像分割与粒子追踪测速相结合的方法，对球形和非球形颗粒的位置与速度信息进行精确解析，得出其速度分布、颗粒床面坡度与水深等变化。然后通过壁面修正，准确计算床面的水流剪切应力，从而建立不同形状、大小颗粒的输移通量与水流剪切力之间的标度率关系，并与文献中的数据进行对比验证。未来将进一步运用该试验平台与数值模拟方法相验证，研究水流驱动下不同形状的颗粒混合物的运动与分选行为，为完善相应的泥沙运动和颗粒流理论提供新的微观力学见解。
 

颗粒流，泥沙运动，颗粒尺度观测，颗粒形状