Un modelo continuo predictivo dependiente del tamaño para flujos granulares densos

Los materiales granulares densos exhiben un conjunto complicado de propiedades de flujo, que los diferencian de los fluidos ordinarios. A pesar de su ubiquidad, no se ha desarrollado ningún modelo que capture o prediga las complejidades del flujo granular, lo que plantea un obstáculo en aplicaciones industriales y geofísicas. Aquí proponemos un modelo constitutivo 3D para flujos granulares densos bien desarrollados, con el objetivo de llenar esta necesidad. El ingrediente clave de la teoría es una reología no local dependiente del tamaño de grano—inspirada en los esfuerzos para emulsiones—en la que el flujo en un punto se ve afectado por el estrés local así como por el flujo en el material vecino. La base física microscópica para este enfoque se apoya en principios recientes de reología vidriosa blanda. La dependencia del tamaño se captura utilizando un único parámetro de material, y el modelo resultante es capaz de describir cuantitativamente flujos granulares densos en una variedad de geometrías diferentes. De particular importancia, supera la estricta prueba de capturar todos los aspectos de los flujos altamente no triviales observados en celdas de fondo dividido—una geometría que ha resistido los esfuerzos de modelado durante casi una década. Un beneficio clave del modelo es su forma final simple de implementar y altamente predictiva, como se necesita para muchas aplicaciones del mundo real.