粒状材料常见于各种工业应用（如水泥、药品、粮食）和自然界（如岩石、沙、雪、土壤）。由于颗粒材料在外力作用下可以以类似固体和类似流体的状态存在，因此颗粒材料并没有单一的构成方程，人们对其复杂行为的理解还不够全面。工业和自然环境中的颗粒流通常会出现“颗粒偏析”现象，颗粒会根据物理特性（大小、形状、密度）发生分离，从而干扰工业应用（水泥搅拌、医药和食品生产），并从根本上改变地球物理流（山体滑坡、泥石流、火成岩流、河床）的行为。因此，研究人员从颗粒形状对颗粒动力学影响的角度出发，揭示了颗粒形状是如何影响工业和地球物理流中的颗粒分离的。
研究人员基于数值实验，研究了颗粒形状如何影响干湿流动中的颗粒偏析现象。为了将前者分离出来，研究人员比较了在旋转滚筒中单独由球体组成的干燥、双分散混合物与由球体和立方体组成的混合物。结果表明，虽然偏析程度通常会随着粒径比的增大而增加，但与只有球体的情况相比，立方体的存在会降低偏析程度。此外，研究发现，每种粒度的偏析程度因其形状而异，反映了当较小的颗粒为立方体或球形时流动性的差异。研究人员在剪切力驱动的流体-颗粒耦合流（如模拟河床）的模拟中也发现了类似的动力学现象，证明了这种现象并非旋转滚筒所独有。然而，与干燥系统不同的是，研究人员发现当存在立方体颗粒时，偏析程度增加，流体阻力效应会从本质上改变偏析趋势。研究结果最终表明，干湿流动中相互竞争的形状诱导偏析模式与粒度控制无关，这对许多工业和地球物理过程具有启示意义。
本文通过比较相同容积比和不同形状组合颗粒的旋转滚筒结果，展示了一种从粒度差异中分离出颗粒形状作用的方法，对控制工业中的颗粒分离、预测破坏性地球物理流的行为以及了解河流和风吹沙丘中的沉积物动力学具有重要意义。未来的研究中可以使用这种方法来检查不同的形状、两种以上颗粒类别的混合物，并了解我们的结果是否适用于具有不同旋转速度和填充水平的旋转滚筒。相关研究成果发表于《Proceedings of the National Academy of Sciences》 。
