从局部排放到倾斜网上的分布式颗粒过滤

《Physical Review E》：From localized discharge to distributed granular filtration on an inclined mesh

　　颗粒通过单个孔口的排放通常由贝弗卢定律描述，但当孔径大小仅为颗粒直径的几倍时，这种局部几何结构容易发生堵塞。在这里，我们研究了单分散玻璃珠在倾斜穿孔筛网上的干燥雪崩，以此作为分布式颗粒过滤的最小系统。通过测量穿过筛网的质量随坡面位置的变化，我们表明沉积质量分布与初始释放质量无关，并由一个以过滤长度 \( \ell \) 为特征的空间泄漏定律来描述。该长度随尺寸比 \( \chi = d/D \) 的增大而增大，表明当颗粒雪崩接近孔径宽度时，它们会在被过滤前传播更长的距离。与孔径尺寸阈值以上被抑制的局部筒仓式排放不同，倾斜筛网通过提供一系列分布式通过机会，在所研究的范围内保持有效。通过与局部排放及首达模型的比较，我们确定孔径尺度的通过概率是控制宏观过滤长度的量。这些结果将贝弗卢型排放、一级筛分动力学和空间分布颗粒过滤联系起来。