Bravais 单格胞的粘性沉降

我们实验和理论地研究了已知致密形状的斯托克斯沉降行为：Bravais 晶格单元，其致密度可通过改变晶格间距来可控地调节。在实验中，我们使用以正方形立方体容器进行，容器的长轴沿重力方向排列。我们发现，这些晶格单元的沉降速度 U 与固体分数 ${\phi}$ 之间遵循幂律关系 U $\propto$ ${\phi}^{\gamma}$ ，其中指数 ${\gamma}$ = 0.43 与形状无关。为理解观察到的尺度指数，我们在不同近似条件下对简单立方结构进行解析和数值分析。我们发现，尽管容器壁面距离沉降物体较远，但其作用是决定性的。我们的斯托克斯边界积分仿真显示，Faxen 边界修正能够准确捕捉壁面效应，使我们能够从实验数据中消除壁面效应，得到无限域沉降的幂律指数 ${\gamma}$ = 0.30。沉降速度与致密度之间的幂律关系是理解云层和海洋中复杂对象沉降通量的可预测性步骤之一。然而，这一普适尺度律对自然界发现的不规则和生物丰富性更高的聚体的适用性仍是一个开放方向。