硅丘填充过程中分离模式的尺度依赖性
软凝聚态物质
2025-08-04 v1
摘要
颗粒流动中的尺寸分离是已知现象：实验室实验一致显示，大颗粒在填充过程中迁移到硅丘壁侧，而小颗粒集中在中心。然而，巨型工业硅丘中的现场观察常报告相反模式，这挑战了这些发现。我们通过系统性实验研究将这些模式划定界限，实验覆盖一系列与准二维硅丘中双离子颗粒流动相关的无量纲数，在干燥和浸入条件下变化容器几何和流体粘度。图像分析揭示，观察到的模式由两个关键无量纲参数决定：硅丘的细长程和斯通斯数，后者封装了颗粒惯性与粘性阻力之间的平衡。我们的结果表明，流体在分离动力学中的作用，并提供了一个统一的尺度框架，使实验室和现场尺度观察在空气中的结果得到调和。
引用
@article{arxiv.2508.00318,
title = {Scale dependence of segregation patterns in the filling of silos},
author = {Shivakumar Athani and Benjy Marks and François Guillard and Alistair Gillespie and Itai Einav},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.00318},
year = {2025}
}