PofoliaPofolia ile paylaşıldı

Review of Scientific Instruments· 2026Q2

Dengesiz granüler akışkanlarda etkili yüzey enerjisinin yenilikçi bir yörünge tensiyometresi cihazı kullanılarak ölçülmesi

Measuring effective surface energy in non-equilibrium granular fluids using an innovative orbital tensiometer apparatus

Piroz Zamankhan

Kısa özet

Bir yörünge tensiyometresi cihazı, yoğun granüler akışkanlarda etkili granüler arayüzey gerilimini (γgm ≈ 2.38×10−2 Jm−2) ölçerek, yer değiştiren hacmin nesnenin ağırlığının yarısından az olduğu granüler Arşimet anomalisi'ni açıklamaktadır.

Yapay zekâ ile başlık ve abstract'tan üretildi; tam metin okunmaz.

Ana noktalar

  • Yeni bir yörünge tensiyometresi cihazı, granüler arayüzey gerilimini ölçmek için batırılmış bir giriş cismi kullanır.
  • Düşük ivme (Γ=2.5) ve granüler sıcaklıkta (Tg≈10−7m2s−2), giriş cismi kararlı bir yörünge izler.
  • Bu kararlı yörünge, hava-tane-giriş cismi temas konfigürasyonundaki lokal bir geri yükleyici etkileşimden kaynaklanır.
  • Etkili granüler arayüzey gerilimi γgm≈2.38×10−2 Jm−2 olarak ölçülmüştür.
  • Bu gerilim, nesnelerin ağırlıklarının yarısından az yer değiştirmiş granüler hacme rağmen yüzeyde desteklendiği granüler Arşimet anomalisi'ni açıklar.

Yapay zekâ ile başlık ve abstract'tan üretildi; tam metin okunmaz.

Özet (abstract)

Dense granular media lack a well-established analog of classical liquid tensiometry, although localized interfacial barriers can strongly influence segregation, buoyancy, and intruder stability. Using a calibrated dual-mode orbital calorimeter–rheometer, we show that a partially submerged intruder can serve as an in situ mechanical probe of the grain-mediated restoring response in an orbitally driven dense bed. In the rigid-body core-rotation regime at low peak acceleration, Γ=2.5, and low granular temperature, Tg≈10−7m2s−2, the intruder follows a stable circular orbit with negligible radial drift and intrinsic spin. This kinematic state indicates that the inward centripetal force required in the laboratory frame is balanced predominantly by a localized restoring interaction associated with the air–grain–intruder contact configuration. By combining the measured density-contrast centrifugal demand with the specific interfacial area of the ternary bead mixture and a geometry-calibrated effective radial transmission area, we obtain an effective granular interfacial-stress scale of γgm≈2.38×10−2Jm−2. The inferred value agrees within 1.2% with an independently obtained thermomechanical reference at the corresponding low granular temperature. The result provides a mechanical explanation for the granular Archimedean anomaly, in which the intruder remains stably surface supported while the displaced granular volume supplies less than half of its static weight under a conventional hydrostatic estimate. At the fluidization threshold, Γ=6.02, kinetic thermalization raises the granular temperature to Tg≈10−4m2s−2; the localized restoring configuration is then destabilized, and the intruder exhibits orientation instability, rapid inward migration, intrinsic rotation, and deep convective submersion. A 10 000-trial Monte Carlo analysis yields a coefficient of variation of ∼3.4% under realistic composition tolerances. These results establish a non-invasive, trajectory-based methodology for quantifying an effective localized granular interfacial-stress scale in actively driven dense particulate systems.

Yazarların özeti; kaynağından alınmıştır. Review of Scientific Instruments, 2026 · DOI ↗

ÇıkarımlarPremium
Makaleye SorÜcretsiz hesapla

Ücretsiz hesapla devam et

Makaleye Sor ile bu makaleye günde 3 soru ücretsiz; makaleyi kaydet, kaynakçasını al, ilgi alanına göre her gün yeni özetler. Çıkarımlar Premium.

Web'de ücretsiz devam et

Google ya da Apple hesabınla giriş; kart istemez. Bu makaleye geri dönersin.

Telefonda:

Alan: Hesaplamalı Mekanik

Computational MechanicsEngineering