跨引力场的颗粒堵塞：统一尺度
软凝聚态物质
2026-03-03 v2 应用物理
空间物理
摘要
缺乏颗粒流动跨引力环境的普适法则，基本过程如糖仓放出在低重力环境中仍然脆弱。核心挑战在于堵塞现象，即流经狭缝时的瞬时停止；然而，先前的研究对其对重力加速度的依赖性报告不一致。我们确定颗粒 Bond 数为缺失的控制参数，定义为颗粒间本征内聚相互作用与重力之比。基于对该量的 in-bulk 测量，我们提出对地球测量数据进行尺度变换，以预测低重力下的颗粒行为。我们展示了在真实减轻重力环境 (月球和火星) 下通过颗粒流经孔口的实验，以及使用活塞塔台和外星土壤模型作为致密材料的实验。我们的实验显示堵塞概率的显著增加，这与此前的预测相矛盾，这取决于材料本身的属性。当按 Bond 数进行尺度变换后，看似矛盾的结果可以解释并归入统一的状态图，预测不同材料和引力加速度下的堵塞现象。这建立了一个揭示黏性-重力竞争的通用框架。未来前往月球、火星和小行星的任务将依赖此类对低重力颗粒行为的预测。
引用
@article{arxiv.2506.18771,
title = {Granular clogging across gravities: a unified scaling},
author = {Oliver Gaida and Olfa D'Angelo and Jonathan E. Kollmer},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.18771},
year = {2026}
}