在高重力与零重力条件下尘埃粒子聚集体的气体渗透性与机械性能

粒子-粒子和粒子-气体过程对行星前体如尘埃聚集体和行星状体具有显著影响。本文通过抛物飞行实验,研究了模拟行星状尘埃皮层的12个颗粒样品的气体渗透性($\kappa$)。该研究评估了重力压缩——以及缺乏重力——对气体渗透性的影响，进而影响低重力物体的平衡状态。从微重力到高重力的转换诱导了颗粒沉降动力学,揭示了团 Collective dust-grain aerodynamics。实验测量了在不同克undy数(Kn)范围内的$\kappa$,反映了过渡流动。基于质量和动量守恒,我们推导出$\kappa$并计算了颗粒矩阵中的压力梯度。关键发现:1. 随着重力载荷和质量流量增加,$\kappa$和平均孔隙空间减小。这表明,行星状体独特的尘埃压实历史限制了亚表层挥发性物质的外流。2. 推导出的压力梯度可用于确定带有黏聚剂的小行星皮层模拟物的拉伸强度。这为在与行星状体表面平衡状态相当的约束压力下研究尘埃层属性提供了独特方法,这对于建模其碰撞演化具有重要价值。3. 我们观察到在颗粒材料反向压力梯度移动时发生动力流动对称性破坏,即使在低雷诺数下也如此,这表明接近Stokes-Epstein转变的漂浮尘埃聚集体的Stokes数需要基于渗透性修正阻力。