沿粗糙斜面流动的干燥颗粒流中逆向与中间尺寸偏析的证据

在干燥颗粒流中，对于包含少数尺寸比(S)大于5的大颗粒混合物，尺寸偏析表现出不同的行为(Thomas, Phys.Rev.E 62,96(2000))。对于中等偏大的S，大颗粒迁移到床层的中间深度：这被称为中间偏析。对于最大的S，大颗粒迁移到底部：这被称为逆向偏析（与表面偏析相反）。由于逆转和中间深度值取决于颗粒分数，本数值研究主要使用单个大示踪颗粒。同时也计算了小分数情况，展示了示踪颗粒行为与偏析过程之间的联系。针对半满的滚筒和粗糙斜面，研究了二维和三维(3D)情况。在滚筒中，大示踪颗粒的轨迹表明它在流动期间达到了恒定深度。对于较大的S，该深度为中间深度，且随着S增加逐渐下沉。最大的S对应于位于流动底部的示踪颗粒。所有3D模拟均与实验定量吻合。在沿斜面流动中，大示踪颗粒在流动期间达到平衡深度。对于较大的S，其深度为床层内部的中间深度。对于最大的S，其深度为逆向，靠近底部。薄流与厚流的结果略有不同。对于3D厚流，表面与底部位置之间的逆转发生在一个较窄的S范围内：没有示踪颗粒稳定在中间高度附近，并且在表面下方和底部上方存在两个可达的中间深度层。对于3D薄流，所有中间深度都是可达的，具体取决于S。对较大示踪颗粒分数(5-10%)的数值研究展示了对应于3种平衡深度类型的3种偏析模式（表面、中间、逆向）。逆转比单个示踪颗粒的情况更为平滑。它发生在S=4.5附近，与实验结果一致。