稻谷风选的实验与建模：古老传统中的颗粒分选方法

稻谷风选是利用气流分离小粒与大粒稻谷的过程，自古代人类历史以来便有实践，尤其在以稻谷为主碳水化合物来源的社会（亚洲、非洲和拉丁美洲）。事实上，该过程蕴含丰富的科学规律，但从未被旧时社会所记载。我们在此报道稻谷风选的实验研究，并发展了一个物理模型来解释具有不同尺寸或密度的稻谷颗粒的分选过程。风选过程中托盘的扇动，在托盘自由端附近位置产生一个涡旋。我们通过数值证明，分选的有效性强烈依赖于颗粒尺寸差异（对于同种材料的颗粒）、颗粒初始位置以及扇动托盘所产生的涡旋角速度。我们获得了一个相图，描述了风选过程的不同最终条件（小颗粒移向托盘自由端或移向托盘内端，能否从自由端离开托盘）。该结果可用于设计基于尺寸或密度分离颗粒的新方法。