颗粒沉积物中串联棒体的非叠加阻力

我们研究了一对垂直棒在浸没于流体中的颗粒床内串联运动时所受的阻力，作为其间距和速度的函数。与牛顿流体中一样，棒体所受的净阻力最初随间距从单棒值开始增加，然后趋于平稳至两倍值。然而，作用在两根棒上的阻力却显著不同，领先棒所受阻力与孤立棒大致相似，而跟随棒所受阻力则小得多。这种阻力与领先和跟随体间距之间的反常关系，在干颗粒床和浸没于粘性牛顿流体中时，跨越准静态和速率依赖区制均可观察到。通过折射率匹配，我们可视化了流经两棒的沉积物流动，并表明在小间距时，两棒之间的参考系中会形成一个停滞区。因此，随着间距减小，跟随棒越来越受到颗粒流的屏蔽，导致净阻力降低。基于我们的结果，即在短间距下阻力不可叠加，在将阻力理论应用于在颗粒沉积物中运动的多部件物体时应谨慎行事。