重力驱动的粒子通过孔口的通量

颗粒通过孔口的重力驱动排放是颗粒物理学中的一个基本问题，经典上由具有不同拟合参数的经验公式进行描述。本文通过结合三维实验和模拟，将质量通量离散为离子速度和堆积两个独立贡献。我们定义了一个无量纲通量比，以捕捉由约束效应引起的相对于自由下落极限的偏离——当孔口尺寸远大于粒径时，即可恢复自由下落极限。对于刚性无黏附的球形颗粒，与自由下落极限的偏离可由单个指数修正因子描述，其特征长度尺度为 $\sim$ 10-15 个颗粒直径。表明这正是边界引起堆积结构修改的尺度。基于 $\sqrt{gD}$ 的出口速度标度，我们提出了一套运动学框架，用以解释颗粒排放的普适性，超越经验性描述。