美国罗切斯特大学Rachel C. Glade等人揭示了颗粒形状是如何影响工业和地球物理流中的颗粒分离的。相关研究1月29日发表于美国《国家科学院院刊》。
研究人员利用数值实验研究干湿流动中颗粒形状对颗粒偏析的影响。研究人员将干燥、双分散的球体混合物与旋转滚筒中的球体和立方体混合物进行了比较。结果表明，虽然偏析程度通常随着粒径比的增大而增加，但与只有球体的情况相比，立方体的存在使偏析程度降低。此外，偏析程度的差异取决于构成每个尺寸类别的形状，反映了较小颗粒为立方体或球体时流动性的差异。
研究人员在模拟剪切驱动的耦合流体-颗粒流时，发现了类似的动力学现象，表明这种现象并非旋转滚筒所独有。然而，与干燥体系相反，研究发现，当立方体颗粒存在时，偏析程度增加，流体阻力效应可以定性改变偏析趋势。结果证明了干湿流动中相互竞争的形状诱导的分离模式，这些模式独立于粒度控制，对许多工业和地球物理过程具有启示意义。
据了解，工业和环境颗粒流通常表现出一种被称为“颗粒分离”的现象。在这种现象中，颗粒根据物理特征干扰工业应用，并从根本上改变地球物理流动，如山体滑坡、泥石流、火山碎屑流、河床。虽然尺寸引起的偏析已经得到了很好的研究，但颗粒形状的作用还未被充分认识。
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https://doi.org/10.1073/pnas.2307061121