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New aspects for friction coefficients of finite granular avalanche down a flat narrow reservoir

机译：扁平窄水库下有限颗粒雪崩摩擦系数的新方面

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This work examines the bulk internal friction coefficient, mu, and effective wall friction coefficient, mu(w), for finite number of nearly identical dry glass spheres in avalanche down a narrow inclined reservoir of smooth frictional bed using a validated discrete element scheme. Instantaneous deviatoric strain rate tensor (gamma) over dot(d)(ij) and stress tensor tau(ij) are computed locally to evaluate a three-dimensional constitutive model developed based on the rheology of steady homogeneous surface flows. On one side, the algebraic mu - I relation conforms to conventional relation for glass beads, mu = 0.34 + 0.31/(1 + 0.15/I) (Jop et al. in J. Fluid Mech. 541: 167-192, 2005, Midi in Eur. Phys. J. E 14:341-365, 2004, Jop in Comptes Rendus Phys. 16: 62-72, 2015), when the inertial number I > I-c = 2 x 10(-2). The assumption of collinear tau(ij) and (gamma) over dot(d)(ij), however, does not hold and such misalignment agrees to the findings in non-uniform inhomogeneous flows (Cortet et al. in Europhys. Lett. 88(1): 14001, 2009). Below I-c, we observe a decaying mu - I as found in slowly deforming rheology tests and a simplified model is developed in view of shear-induced dilatation upon yielding. Non-constant effective wall friction coefficient is measured to grow in time and with I towards the sphere-wall sliding friction coefficient in the contact model while preserving the depth-weakening feature as in confined steady surface flows (Richard et al. in Phys. Rev. Lett. 101: 248002, 2008, Brodu et al. in Phys. Rev. E 87: 022202, 2013). The fact that rotation at one sphere center can divert surface relative velocity across the contact area to render lower sliding friction is considered to develop a model describing how mu(w) drops with the ratio between rotation-induced velocity and sliding velocity, Omega. The simulation data compares fairly well to the predicted monotonic decay of mu(w) with Omega.
机译：这项工作使用经过验证的离散元方案，研究了在光滑摩擦床的狭窄倾斜储层下，雪崩中有限数量的几乎相同的干玻璃球的整体内部摩擦系数mu和有效壁摩擦系数mu（w）。局部计算点（d）（ij）上的瞬时偏应变率张量（γ）和应力张量tau（ij），以评估基于稳定均匀表面流的流变学开发的三维本构模型。一方面，代数mu-I关系符合玻璃珠的常规关系，mu = 0.34 + 0.31 /（1 + 0.15 / I）（Jop等人，J。Fluid Mech。541：167-192，2005，当惯性数I> Ic = 2 x 10（-2）时，Eur.Phys.J.E 14：341-365，2004，Jop in Comptes Rendus Phys。16：62-72，2015）。然而，关于点（d）（ij）的共线tau（ij）和γ的假设不成立，并且这种失准与非均匀不均匀流动中的发现一致（Cortet等人，Europhys.Lett.88） （1）：14001，2009）。在I-c以下，我们观察到在缓慢变形的流变学测试中发现的mu-I衰减，并且鉴于屈服时剪切引起的膨胀，建立了简化模型。非恒定有效壁摩擦系数被测量为随时间增长，并且在接触模型中随着I向球壁滑动摩擦系数增大，同时保留了有限的稳定表面流中的深度减弱特征（Richard等，Phys.Rev。 Lett.101：248002，2008，Brodu等人，Phys.Rev.E 87：022202，2013）。一个球体中心的旋转会转移整个接触区域的表面相对速度，从而降低滑动摩擦，这一事实被认为可以开发出一个模型，该模型描述mu（w）如何随旋转感应速度与滑动速度Omega之比下降。仿真数据与预测的mu（w）的单调衰减与Omega比较好。

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