CN114901550A - 过滤装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种过滤装置，其被配置为与介质内的感兴趣对象交互。过滤装置的属性可以被配置为在感兴趣对象的平均自由路径的几个数量级内修改与过滤装置交互的单个感兴趣对象的轨迹。过滤装置的表面可以被构造成优先将感兴趣对象重定向到期望方向，例如基本上平行于表面或基本上沿连接两个储备的通道的长度的方向。这可以修改感兴趣对象相对于表面的净扩散，从而可以修改沿表面的整体流体流速度大小。这可用于减少相对于流体移动的表面上的粘性阻力，或生成推力，或将流体的热能转化为有用功。

Description

过滤装置和方法
优先权要求
本专利申请是2019年8月14日提交的美国临时专利申请第62/886,960号、2019年11月14日提交的美国临时专利申请第62/935,100号的非临时申请，并要求其优先权，其中的每一个都通过引用整体被并入本文。
技术领域
本发明涉及用于过滤、减阻、推力生成、推进或电力生成的装置和方法。本发明被配置为与包括感兴趣的移动对象的介质交互。
背景技术
相对于流体移动的交通工具(例如飞机的机身或船的外壳)，通常会遇到摩擦力或阻力。摩擦力来自于从交通工具润湿表面到流体的单个分子的动量转移。在现有技术中，最小化该阻力的尝试通常限于确保交通工具的润湿表面尽可能光滑。在某些情况下，这种光滑度可以有利于润湿表面的至少一部分之上的层流，这可以帮助降低粘性阻力。然而，即使在存在层流的情况下，这种阻力也可能很大。
过滤、泵送感兴趣对象或改变感兴趣对象的浓度通常会消耗有用的能量。例如，在推力的产生期间通过常规飞机发动机泵送流体消耗例如以烃燃料形式或以电池形式单独提供的有用能量。类似地，在采用反渗透的典型脱盐厂中，从溶液中分离溶质会消耗电形式的有用电力。
发明内容
提供了一种过滤装置，其被配置为与介质内的感兴趣对象或OI交互。例如，感兴趣对象可以是气体(例如空气)中的单个分子。过滤装置的属性可以被配置为在感兴趣对象的平均自由路径的几个数量级内修改单个感兴趣对象的轨迹。在这些小尺度上，流体的行为不再由宏观流态(例如Navier-Stokes方程描述的粘性流态)来描述，而是由稀薄气体流态(例如Knudsen流或自由分子流)来描述。在这种稀薄气体流态(例如围绕足够小的特征的流态)中，各个感兴趣对象的轨迹可以通过足够小的特征的形状来修改。
本发明公开了优先将感兴趣对象重定向到期望方向(例如基本平行于表面，或基本沿连接两个储备的通道的长度的方向)的表面。表面可以被设计为生成流体流的局部修改(例如沿表面的感兴趣对象的增强扩散)，这反过来又会导致宏观表现，例如与沿表面的感兴趣对象的净扩散相关联的粘性整体流。这种诱导扩散可以沿移动通过流体的交通工具的表面生成流体流速，或增加流体流速，这反过来又可以用来减少交通工具上的粘性阻滞，或生成作用在交通工具上的推力。
本发明描述了一种具有尺寸足够小和形状适当的表面的过滤装置，使得与表面交互的感兴趣对象的动量的平均净变化率和与平坦表面交互的感兴趣对象的动量的理论平均净变化率之间的差在其他等效基线场景中在指定方向上具有非零分量。
过滤装置的这种属性可用于为静态边界条件生成沿过滤装置的表面或相对于第一储备在第二储备中的感兴趣对象的浓度差。该属性还可用于在动态边界条件下生成沿过滤装置的表面或通过过滤装置从第一储备到第二储备的感兴趣对象的净扩散。在本发明的一些实施例中，净扩散的能量(即与所得的感兴趣对象的整体流相关联的能量)由感兴趣对象的热能提供。例如，OI的整体流可用于减阻和/或在飞机推进单元中产生推力。OI的整体流也可用于将流体的热能转化为有用功，例如转化为机械功或电能。
附图说明
在不一定按比例绘制的附图中，相似的数字可以在不同的视图中描述相似的组件。具有不同字母后缀的相同数字可以表示相似组件的不同实例。附图通过示例而非限制的方式总体地图示了本文档中讨论的各种实施例。
图1是本发明的一个实施例的剖视图。
图2是本发明另一实施例的剖视图。
图3是本发明另一实施例的剖视图。
图4是本发明另一实施例的剖视图。
图5是本发明另一实施例的剖视图。
图6是本发明另一实施例的剖视图。
图7是本发明另一实施例的剖视图。
图8是本发明的一个实施例的剖视图以及所述实施例与感兴趣对象的交互的示意表示。
具体实施方式
本文使用的术语“介质”描述了能够包含、运送、运输或转移感兴趣对象的任何材料。例如，介质可以是等离子体、气体、液体、固体或真空。默认情况下，除非指定，介质是指与指定装置交互的所有对象的集合。
本文使用的术语“对象”描述了介质的任何成分。对象可以被描述为粒子，例如尘埃粒子、烟灰粒子、冰粒子、水滴、水分子、大分子、小分子或原子。对象的其他示例是亚原子粒子，例如电子、中子或质子。对象也可以被描述为波，例如声波、地震波、海波、重力波、光子或声子。本发明适用于可以被认为包括不同对象的任何介质。对象可以具有可用于区分对象与介质的其他对象的感兴趣属性以及限定属性。
可以将“动态边界条件”限定为简化的场景，其中第一储备和第二储备(如果适用)处的介质的属性在时间和空间上是相同和一致的。在动态边界条件下，相对于过滤装置，在过滤装置附近通常存在感兴趣对象的整体流。
可以将“静态边界条件”限定为简化的场景，其中第一储备和第二储备(如果适用)在尺寸上是有限的并且彼此隔离(如果适用)，并且除了本发明实施例之外的任何其他储备(例如过滤装置)允许在第一储备和第二储备之间交换OI。在静态边界条件下，第一储备和第二储备(如果适用)中介质的感兴趣的宏观属性已经达到稳态值(即在时间和空间上基本恒定的值)，即在整个储备中基本均匀。例如，这种宏观属性可以指压力、温度或介质的密度。在静态边界条件下，通常并且至少在最初，相对于过滤装置没有感兴趣对象的整体流。注意，静态边界条件可以是围绕过滤装置的介质的条件，该条件在某一时刻有效，并且可以在随后或之后的时刻转变为动态边界条件。
示例过滤装置的“默认边界条件”可以指模型场景，其中第一储备和第二储备(如果适用)中的介质的属性在时间和空间上是相同和一致的。
指定位置处的“平均表面”是过滤系统在指定位置处的理论表面位置，其中理论表面位置是在围绕指定位置的过滤系统的圆形表面区域之上计算的平均表面位置，其中区域的半径大于介质中感兴趣对象在指定位置处的1000个平均自由路径。例如，在图1中，平均表面是平行于XZ平面并且位于沿Y轴线的方位的平面，该方位描述了表面1108和1109沿Y轴线的平均位置。在另一示例中，平行于XZ平面的平面表面的平均表面与平面表面重合。平均表面可以被认为是在不存在过滤系统的区段(例如图1中的区段1104或1107)的情况下过滤系统的理论表面。一般来说，平均表面是三维的。在图1-图5中平均表面是平行于XZ平面的连续二维表面。在图6-图8中，平均表面包括在与第一储备和第二储备的接口处平行于XZ平面的两个表面，以及耦接第一储备和第二储备的通道的圆柱形壁表面，如“基线场景”的上下文中所述。
“基线场景”可以指其中包括过滤装置的示例实施例由“基线装置”或“基线过滤系统”替换的场景，该“基线装置”或“基线过滤系统”包括等效过滤装置，该等效过滤装置具有由与其比较的过滤系统的平均表面描述的几何形状。基线装置由和与其比较的过滤系统相同的块体材料(bulk material)组成，并且基准装置受和与其比较的过滤系统相同的边界条件的影响。除非详细说明或上下文清楚，否则基线装置受默认边界条件的影响。在图1-图5中，基线装置是平行于XZ平面的平面二维表面，由和与其比较的过滤系统相同的块体材料组成。在图6-图8中，基线装置是沿Y方向厚度与如图所示的过滤装置相同的平板，其中平板包括恒定的横截面面积和恒定的沿通道长度的几何形状的直圆形通道，其中圆形通道将第一储备与第二储备扩散地耦接，并且其中圆形通道的质心平行于Y轴线，并且其中通道的横截面面积与图中所示的过滤系统的通道的平均横截面面积相同。
“基线概率”可以指在基线场景中完成交互之后与基线装置交互的任何对象位于基线装置的指定侧的概率。例如，对于基线装置的任何一侧，基线概率可以是50％。
聚焦装置的“特性宽度”是聚焦装置在垂直于与聚焦装置交互的感兴趣对象的局部流的方向上的范围。
聚焦装置的“特性长度”是感兴趣对象在与过滤装置内的聚焦装置的交互的整个过程中的平均位移。
聚焦装置的“特性维度”是感兴趣对象在与聚焦或偏转装置的交互的整个过程中行进的平均距离。通常，特性维度是与过滤装置与感兴趣对象交互的方式相关的维度。
图1是本发明的一个实施例的剖视图。图1所示装置的一些特征以及该装置的一些操作原理与其他图中所示的装置有相似之处，因此将不再在图1的上下文中以相同的细节来描述，反之亦然。
存在第一储备1100，其中介质包括感兴趣对象或“OI”，感兴趣对象或“OI”由单个粒子示意性地表示，例如OI 1112的示意表示。假设在该简化实施例中OI在形状上是球形的。如图1所示，为简单起见，介质可以被认为是包括单原子分子的理想气体。在其他实施例中，介质可以由其他类型的对象(例如水分子)组成。在其他实施例中，OI不必是球形的，而是可以采取任何形状。例如，OI可以是双原子分子，或多原子分子，或气溶胶粒子(如尘埃粒子或花粉)，其可以采取多种形状。介质还可以包含几种不同类型的对象，例如盐水中的钠离子和氯离子，或导体中的电子。OI也可以是亚原子粒子，例如电子、正电子或光子。如量子场论所描述的，OI也可以是虚拟粒子或虚拟对象，例如虚拟光子、虚拟电子、虚拟夸克或虚拟正电子。这些虚拟粒子产生零点能量和相关联的效应，例如卡西米尔效应。注意，虚拟粒子的平均自由路径可以在几十纳米的量级。注意，虚拟粒子也存在于真空中。
过滤板1101包括块体材料1102，块体材料1102包括第一表面1103。块体材料1102可以由任何合适的材料制成，例如金属、复合材料或陶瓷。在一些实施例中，块体材料1102也可以被描述为织物。在一些实施例中，块体材料1102可以包括石墨烯。在该实施例中，块体材料1102被配置为完全反射OI。在其他实施例中，块体材料1102可以具有大于零且小于一的反射率。注意，在该实施例和该类型的实施例中，反射可以是镜面反射的或漫射的。在所描绘的场景中，OI从块体材料1102的表面1103的反射是镜面反射的。
在该实施例中，表面1103是平面的并且包括二维表面的区段，例如表面1105和表面1106。表面1106是二维的并且平行于YZ平面。表面1103可以被认为是通过块体材料1102在正Z方向或负Z方向上的挤压而生成的。在其他实施例中，例如图7所描绘的实施例，当在图1中的X方向上观察时，表面1103也可以是圆柱形或三维形式的圆形。在其他实施例中，当在图1中的X方向上观察时，表面1103也可以是椭圆形、正方形或矩形形式。在其他实施例中，表面1103可以是任何三维形式，只要维持操作原理。
表面1103包括几个相同配置的区段，例如区段1104或区段1107。每个区段可以被认为是聚焦装置或偏转装置，其被配置为在期望方向上偏转或重定向与表面1103交互的感兴趣对象。在实施例1101中，每个区段包括第一表面(例如第一表面1105或第一表面1108)以及第二表面(例如第二表面1106或第二表面1109)。在图1中，第一表面1105以一定角度倾斜，使得表面法线指向正X方向并且在平行于XY平面的平面中。表面法线与Y轴线之间的角度被表示为“倾斜角度”。倾斜角度的范围可以从大于零度的值到小于九十度的值。区段的范围，例如区段1104或区段1107沿X轴线的范围(在这种情况下也等于第一表面沿X轴线的范围)，被表示为“区段宽度”。“区段深度”是区段沿Y轴线的范围(在这种情况下也等于第一表面沿Y轴线的范围)，或第二表面(例如第二表面1106或第二表面1109)沿Y轴线的范围。在该实施例中，第二表面(例如第二表面1106)在形状上是平面的并且平行于YZ平面。
OI和块体材料1102之间的交互的示例在图1中示出，以OI 1112的轨迹1113、OI1110的轨迹1111或OI 1114的轨迹1115为例。由于第一表面(例如第一表面1105或第一表面1108)的上述倾斜角度，OI与第一表面碰撞之后的运动优先在正X方向上。
注意，OI和过滤板1101之间的交互的类型是倾斜角度和区段宽度以及其他参数(例如与周围介质中感兴趣对象的平均自由路径有关的参数)的函数。对于这样的参数的某个值，在一些实施例中，接近表面1103的OI平均地可以在正X方向上经历净偏转。在动态边界条件下，这可能导致OI在正X方向上的净扩散或整体流。“初始速度”是OI在即将与装置1101交互之前(即在与表面1103(例如与第一表面1105或第二表面1106)碰撞之前)的速度。“最终速度”是OI在与装置1101交互之后(即在与表面1103(例如与第一表面1105或第二表面1106)碰撞之后)紧接着的速度。由于表面1103的几何形状，OI的平均初始速度矢量可以不同于OI的平均最终速度矢量。例如，在假设场景(例如其中存在静态边界条件的场景)中，平均初始速度可以指向负Y方向并平行于Y轴线，而平均最终速度可以指向在正X方向和正Y方向。正X方向上的非零分量可导致OI在正X方向上的净扩散。在其他实施例或其他应用中，最终速度在正X方向上的平均分量可以大于初始速度在正X方向上的平均分量，其中针对与过滤装置1101交互的所有OI计算平均值。
通常，与过滤系统交互的感兴趣对象的动量的平均净变化率和在基线场景中与基线过滤系统交互的感兴趣对象的动量的平均净变化率之间的差具有正X方向上的非零分量。例如，在至少最初的静态边界条件下，在基线场景中与基线过滤系统交互的感兴趣对象的动量的平均净变化率沿正X方向的分量为零，而与图1中的过滤系统交互的感兴趣对象的动量的平均净变化率在正X方向上的分量是非零且正的。在正X方向上的自由流中存在感兴趣对象的整体流的动态边界条件下，由于与基线过滤系统相关联的粘性阻力，在基线场景中与基线过滤系统交互的感兴趣对象的动量的平均净变化率沿正X方向的分量是非零且负的。在这种场景下，与图1中的过滤系统交互的感兴趣对象的动量的平均净变化率在正X方向上的分量可以是非零且负的，并且在大小上小于基线场景中的相同分量。当感兴趣对象的自由流整体流足够小时，与图1中的过滤系统交互的感兴趣对象的动量的平均净变化率在正X方向上的分量可以是非零且正的。在这些场景中，与过滤系统交互的感兴趣对象的动量的平均净变化率和与基线场景中的基线过滤系统交互的感兴趣对象的动量的平均净变化率之间的差具有正X方向上的非零分量。原则上这也适用于图2-图5所示的实施例。在图6-图8中，与过滤系统交互的感兴趣对象的动量的平均净变化率和在基线场景中与基线过滤系统交互的感兴趣对象的动量的平均净变化率之间的差具有在负Y方向上的非零分量。
在图1中，在一些实施例中，倾斜角度可以是50度。在一些实施例中，倾斜角度可以是45度。在一些实施例中，倾斜角度可以是30度。在一些实施例中，倾斜角度可以是15度。在一些实施例中，倾斜角度可以是10度。在一些实施例中，倾斜角度可以是5度。注意，在一些实施例或一些操作方法中，由OI与过滤装置1101的交互引起的OI的整体流可以在负X方向上而不是在正X方向上。
由于OI与过滤装置1101的块体材料1102的表面1103在正X方向上的交互引起的整体流，负X方向上存在对过滤装置1101的净力。例如，该力可以用来做机械功。例如，机械功可以进而通过发电机转化为电功。该功的能量由第一储备1100中的OI的热能提供。因此可以采用过滤装置1101将热能转化为有用功。
例如，图1所示实施例的特性维度可以被认为是描述区段宽度和区段深度的两个数字中的较大者。
图2是本发明的一个实施例的剖视图。图2所示装置的一些特征以及该装置的一些操作原理与其他图中所示的装置有相似之处，因此在图2的上下文中将不再以相同的细节来描述，反之亦然。
存在第一储备1140，其中介质包括感兴趣对象或“OI”，感兴趣对象或“OI”由单个粒子示意性地表示，例如OI 1150的示意表示。
过滤板1141包括块体材料1142，块体材料1142包括第一表面1143。块体材料1142可以由任何合适的材料制成，例如金属、复合材料或陶瓷。在一些实施例中，块体材料1142也可以被描述为织物。
在该实施例中，表面1143包括表面(例如表面1145和表面1146)的区段。表面1145在形状上是凹面的，如图所示。在该实施例中，表面1146是二维的并且平行于YZ平面。表面1143可以被认为是通过块体材料1142在正Z方向或负Z方向上的挤压而生成的。在其他实施例中，当在X方向上观察时，表面1143也可以是圆柱形或三维形式的圆形。在其他实施例中，当在X方向上观察时，表面1143在形式上也可以是椭圆形、正方形或矩形形式。在其他实施例中，表面1143可以是任何三维形式，只要维持操作原理。
表面1143包括几个相同配置的区段，例如区段1144或区段1147。每个区段可以被认为是聚焦装置或偏转装置，其被配置为在期望方向上偏转或重定向与表面1143交互的感兴趣对象。在实施例1141中，每个区段包括第一表面(例如第一表面1145或第一表面1148)以及第二表面，例如第二表面1146或第二表面1149。在图2中，第一表面1145以一定角度倾斜，使得表面法线指向正X方向并且在平行于XY平面的平面中。表面法线与Y轴线之间的平均角度被表示为“倾斜角度”。倾斜角度的范围可以从大于零度的值到小于九十度的值。区段的范围，例如区段1144或区段1147沿X轴线的范围(在这种情况下也等于第一表面沿X轴线的范围)，被表示为“区段宽度”。“区段深度”是区段沿Y轴线的范围，在这种情况下也等于第一表面沿Y轴线的范围。在该实施例中，第二表面(例如第二表面1146)在形状上是平面的并且平行于YZ平面。
OI和块体材料1142之间的交互的示例在图2中示出，以OI 1152的轨迹1153或OI1150的轨迹1151为例。由于第一表面(例如第一表面1145或第一表面1148)的上述倾斜角度，OI在与第一表面碰撞之后的运动优先在正X方向上。
注意，OI和过滤板1141之间的交互的类型是倾斜角度和区段宽度以及其他参数(例如与周围介质中的感兴趣对象的平均自由路径和第一表面和第二表面(例如第一表面1145和第二表面1146)的形状有关的参数)的函数。在一些实施例中，对于这样的参数的某个值，接近表面1143的OI平均地可以在正X方向上经历净偏转。例如，在动态边界条件下，这可能导致OI在正X方向上的净扩散或整体流。由于表面1143的几何形状，OI的平均初始速度矢量可以不同于OI的平均最终速度矢量。例如，在假设场景(例如其中过滤装置1141相对于储备1140中的介质在负X方向上存在净运动的场景)中，OI的平均初始速度矢量可以指向正X方向和负Y方向，如图2所示。平均最终速度可以指向正X方向和正Y方向，其中平均最终速度在正X方向上的分量大于平均初始速度在正X方向上的分量。正X方向上的非零净分量可导致OI在正X方向上的净扩散或净加速。
在一些实施例中，倾斜角度可以是50度。在一些实施例中，倾斜角度可以是45度。在一些实施例中，倾斜角度可以是30度。在一些实施例中，倾斜角度可以是15度。在一些实施例中，倾斜角度可以是10度。在一些实施例中，倾斜角度可以是5度。注意，在一些实施例或一些操作方法中，由OI与过滤装置1141的交互引起的OI的整体流可以在负X方向上而不是在正X方向上。
由于OI与过滤装置1141的块体材料1142的表面1143在正X方向上的交互引起的整体流，负X方向上存在对过滤装置1141的净力。例如，该力可以用来做机械功。例如，机械功可以进而通过发电机转化为电功。该功的能量由第一储备1140中的OI的热能提供。因此可以采用过滤装置1141将热能转化为有用功。
例如，图2所示实施例的特性维度可以被认为是描述区段宽度和区段深度的两个数字中的较大者。
注意，在该实施例和该类型的实施例中，反射可以是镜面反射的或漫射的。
图3为本发明的一个实施例的剖视图。图3所示装置的一些特征以及该装置的一些操作原理与其他图中所示的装置有相似之处，因此在图3的上下文中将不再以相同的细节来描述，反之亦然。
存在第一储备1180，其中介质包括感兴趣对象或“OI”。
过滤板1181包括块体材料1182，块体材料1182包括第一表面1183。块体材料1182可以由任何合适的材料制成，例如金属、复合材料或陶瓷。在一些实施例中，块体材料1182也可以被描述为织物。
在该实施例中，表面1183包括表面区段，例如表面1185、1186、1190和1191。在该实施例中，表面1185、1186、1190和1191在形状上是平面的，即二维的。表面1183包括顶面，其平行于XZ平面并且是平面的。在该实施例中，表面1183可以被认为是通过块体材料1182在正Z方向或负Z方向上的挤压而生成的。在其他实施例中，当在X方向上观察时，表面1183也可以是圆柱形或三维形式的圆形。在其他实施例中，当在X方向上观察时，表面1183在形式上也可以是椭圆形、正方形或矩形。在其他实施例中，表面1183可以是任何三维形式，只要维持操作原理。
表面1183包括几个相同配置的区段，例如区段1184或区段1188，或区段1189。每个区段也可以被描述为槽。每个区段可以被认为是聚焦装置或偏转装置，其被配置为在期望方向上偏转或重定向与区段交互的感兴趣对象。在实施例1181中，每个区段包括第一表面(例如第一表面1185或第一表面1190)以及第二表面，例如第二表面1186或第二表面1191。如图3所示，第一表面1185以一定角度倾斜，使得表面法线指向正X方向和负Y方向，并且使得表面法线位于平行于XY平面的平面中。第一表面的表面法线与Y轴线之间的平均角度被表示为“第一倾斜角度”，在该实施例中，对于表面1185或表面1190，其大于90度。第一倾斜角度的范围可以从大于90度的值到小于180度的值。在图3中，第二表面1186以一定角度倾斜，使得表面法线指向负X方向和正Y方向，并且使得表面法线位于平行于XY平面的平面中。第二表面的表面法线与Y轴线之间的平均角度被表示为“第二倾斜角度”，在该实施例中，对于表面1186或表面1191，其小于九十度。第二倾斜角度的范围可以从大于零度的值到小于九十度的值。第一表面和第二表面之间的角度被表示为“内部角度”1205。内部角度可以是大于零且小于180度的值。在所描绘的实施例中，内部角度大于零且小于45度。在所描绘的实施例中，内部角度近似为15度。虚线1208描述了区段的质心。
第一向外表面法线是第一表面(例如第一表面1190)的向外表面法线。第一向外表面法线具有正X方向上的分量并且指向远离块体材料。第一向内表面法线是第一表面(例如第一表面1190)的向内表面法线。第一向内表面法线具有负X方向上的分量并且指向块体材料中。
第二向外表面法线是第二表面(例如第二表面1191)的向外表面法线。第二向外表面法线具有负X方向上的分量并且指向远离块体材料。第二向内表面法线是第二表面(例如第二表面1191)的向内表面法线。第二向内表面法线具有正X方向上的分量并且指向块体材料中。
在该实施例中，平均向外表面法线平行于Y轴线并与Y轴线对齐。如上所述，第一向外表面法线具有相对于平均向外表面法线的第一倾斜角度，并且第二向外表面法线具有相对于平均向外表面法线的第二倾斜角度。第一向内表面法线具有相对于平均向外表面法线的第一向内角度，并且第二向内表面法线具有相对于平均向外表面法线的第二向内角度。“平均倾斜角度”是第一倾斜角度和第二向内角度的平均值。
区段的范围，例如区段1184或区段1189沿X轴线的范围(在这种情况下也等于第二表面沿X轴线的范围)，被表示为“区段宽度”。“区段深度”是区段沿Y轴线的范围，在这种情况下也等于第二表面沿Y轴线的范围。
由于上述第一表面和第二表面(例如第一表面1185或第一表面1190)的倾斜角度，OI在与第一表面和第二表面碰撞之后的运动优选在正X方向上。以这种方式，由于OI与第一表面和第二表面的交互，OI可以被偏转或重定向到正X方向上。
注意，OI和过滤板1181之间的交互的类型是第一倾斜角度和第二倾斜角度和区段宽度以及其他参数(例如与周围介质中的感兴趣对象的平均自由路径以及第一表面和第二表面(例如第一表面1185和第二表面1186)的形状有关的参数)的函数。对于这样的参数的某个值，在一些实施例中，接近表面1183的OI平均地可以在正X方向上经历净偏转。例如，在动态边界条件下，这可能导致OI在正X方向上的净扩散或整体流。由于表面1183的几何形状，OI的平均初始速度矢量可以不同于OI的平均最终速度矢量。例如，在假设场景(例如其中过滤装置1181相对于储备1180中的介质在负X方向上存在净运动的场景)中，OI的平均初始速度矢量可以指向正X方向和负Y方向。平均最终速度可以指向正X方向和正Y方向，其中平均最终速度在正X方向上的分量大于平均初始速度在正X方向上的分量。正X方向上的非零净分量可导致OI在正X方向上的净扩散或净加速。
由于OI与过滤装置1181的块体材料1182的表面1183在正X方向上的交互引起的整体流，负X方向上存在对过滤装置1181的净力。例如，该力可以用来做机械功。例如，机械功可以进而通过发电机转化为电功。该功的能量由第一储备1180中的OI的热能提供。因此可以采用过滤装置1181将热能转化为有用功。
图3所示实施例的特性维度可以被认为是描述区段宽度和区段深度的两个数字中的较大者。根据本发明的一些实施例，特性维度小于相邻储备中OI的平均自由路径的1000倍。
区段宽度或深度，或内部角度，或第一倾斜角度和第二倾斜角度，是与区段的几何形状相关的参数的示例，其可以被优化以最大化受约束的目标。例如，目标可以是与过滤系统区段交互的感兴趣对象的动量的平均净变化率的在正X方向上分量。例如，目标可以是作用在过滤系统上的推力在负X方向上的分量。例如，替代地，目标可以是在基线场景中与基线过滤系统交互的感兴趣对象的动量的平均净变化率和与过滤系统交互的感兴趣对象的动量的平均净变化率之间的差在负X方向上的分量。例如，目标可以是作用在基线场景中的基线过滤表面上的阻力与作用在过滤系统上的阻力之间的差在正X方向上的分量。
注意，在该实施例和该类型的实施例中，反射可以是镜面反射的或漫射的。
图4为本发明的一个实施例的剖视图。图4所示装置的一些特征以及该装置的一些操作原理与其它图中所示的装置有相似之处，因此在图4的上下文中将不再以相同的细节来描述，反之亦然。
存在第一储备1230，其中介质包括感兴趣对象或“OI”。
过滤板1231包括块体材料1232，块体材料1232包括第一表面1233。块体材料1232可以由任何合适的材料制成，例如金属、复合材料或陶瓷。在一些实施例中，块体材料1232也可以被描述为织物。
在该实施例中，表面1233包括表面区段，例如表面1235、1236、1237、1239、1240和1241。在该实施例中，表面1233可以被认为是通过块体材料1232在正Z方向或负Z方向上的挤压而生成的。在其他实施例中，当在X方向上观察时，表面1233也可以是圆柱形或三维形式的圆形。在其他实施例中，当在X方向上观察时，表面1233在形式上也可以是椭圆形、正方形或矩形。在其他实施例中，表面1233可以是任何三维形式，只要维持操作原理。
表面1233包括几个相同配置的区段，例如包括表面1235、1236和1237的区段1234，或包括表面1239、1240和1241的区段1238。每个区段也可以被描述为槽。每个区段可以被认为是聚焦装置或偏转装置，其被配置为在期望方向上偏转或重定向与区段交互的感兴趣对象。在实施例1231中，每个区段包括第一表面(例如第一表面1235或第一表面1239)和第二表面(例如第二表面1236或第二表面1240)，以及第三表面，例如第三表面1237，或第三表面1241。
在该实施例中，第一表面(例如第一表面1235)在形状上是凸面的。在该实施例中，第二表面(例如第二表面1236)在形状上是凹面的。在该实施例中，第三表面(例如第三表面1237)在形状上是凹面的。第三表面被配置为将OI的轨迹的一部分聚焦到第一表面上，第一表面被配置为将OI的轨迹散焦并重定向到正X方向上。第二表面被配置为将OI的轨迹聚焦并重定向到正X方向上。在其他实施例中，凹面表面可以是平面的或凸面的，而凸面表面可以是平面的或凹面的，只要维持操作的一般原理，即OI的轨迹到正X方向上的重定向。
在图4中，第一表面(例如第一表面1235)以一定角度倾斜，使得表面法线基本上指向正X方向，并且使得表面法线位于平行于XY平面的平面中。在其他实施例中，表面法线不必位于平行于XY平面的平面中。第一表面的表面法线与Y轴线之间的平均角度被表示为“第一倾斜角度”，在该实施例中，对于表面1235或表面1239，其近似为90度。第一倾斜角度的范围可以从大于零度的值到小于近似135度的值。
在图4中，第二表面1236以一定角度倾斜，使得表面法线指向正X方向和正Y方向，并且使得表面法线位于平行于XY平面的平面中。在其他实施例中，表面法线不必位于平行于XY平面的平面中。第二表面的表面法线与Y轴线之间的平均角度被表示为“第二倾斜角度”，在该实施例中，对于表面1186或表面1191，其小于九十度。第二倾斜角度的范围可以从大于零度的值到小于九十度的值。
在图4中，第三表面1237以一定角度倾斜，使得表面法线指向负X方向和正Y方向，并且使得表面法线位于平行于XY平面的平面中。在其他实施例中，表面法线不必位于平行于XY平面的平面中。例如，当在负Y方向上观察时，第三表面可以是凹面的，以在XZ平面中增强到第一表面上的聚焦效果。第三表面的表面法线与Y轴线之间的平均角度被表示为“第三倾斜角度”，在该实施例中，对于表面1237或表面1241，其小于九十度。第三倾斜角度的范围可以从大于零度的值到小于九十度的值。
区段的范围(例如沿X轴线的区段1234或区段1238)，被表示为“区段宽度”，“区段宽度”等于第一表面、第二表面和第三表面的组合表面沿X轴线的范围。“区段深度”是区段沿Y轴线的范围，在这种情况下，其等于第三表面沿Y轴线的范围，或组合的第一表面和第二表面沿Y轴线的范围。
OI和块体材料1232之间的交互的示例在图4中示出，以OI 1242的轨迹1243或OI1244的轨迹1245或OI 1246的轨迹1247为例。由于区段中的第一表面、第二表面和第三表面的上述配置，OI在与第一表面、第二表面或第三表面碰撞之后的运动优先在正X方向上。以这种方式，由于OI与第一表面、第二表面或第三表面的交互，OI可以被偏转或重定向到正X方向上。
注意，OI与过滤板1231之间的交互的类型是第一倾斜角度、第二倾斜角度和第三倾斜角度、第一表面、第二表面和第三表面的形状、区段宽度和深度以及其他参数(例如与周围介质中感兴趣对象的平均自由路径有关的参数)的函数。对于这样的参数的某个值，在一些实施例中，接近表面1233的OI平均地可以在正X方向上经历净偏转。例如，在动态边界条件下，这可能导致OI在正X方向上的净扩散或整体流。由于表面1233的几何形状，OI的平均初始速度矢量可以不同于OI的平均最终速度矢量。例如，在假设场景(例如其中过滤装置1231相对于储备1230中的介质在负X方向上存在净运动的场景)中，OI的平均初始速度矢量可以指向正X方向和负Y方向。平均最终速度可以指向正X方向和正Y方向，其中平均最终速度在正X方向上的分量大于平均初始速度在正X方向上的分量。正X方向上的非零净分量可导致OI在正X方向上的净扩散或净加速。
由于OI与过滤装置1231的块体材料1232的表面1233在正X方向上的交互引起的整体流，负X方向上存在对过滤装置1231的净力。例如，该力可以用来做机械功。例如，机械功可以进而通过发电机转化为电功。该功的能量由第一储备1230中的OI的热能提供。因此，可以采用过滤装置1231将热能转化为有用功。
图4所示实施例的特性维度可以被认为是描述区段宽度和区段深度的两个数字中的较大者。根据本发明的一些实施例，特性维度小于相邻储备中OI的平均自由路径的1000倍。
注意，在该实施例和该类型的实施例中，反射可以是镜面反射的或漫射的。
图5为本发明的一个实施例的剖视图。图5所示装置的一些特征以及该装置的一些操作原理与其他图中所示的装置有相似之处，因此在图5的上下文中将不再以相同的细节来描述，反之亦然。
存在第一储备1270，其中介质包括感兴趣对象或“OI”。
过滤板1271包括块体材料1272，块体材料1272包括第一表面1273。块体材料1272可以由任何合适的材料制成，例如金属、复合材料或陶瓷。在一些实施例中，块体材料1272也可以被描述为织物。
表面1273包括几个相同配置的通道系统，每个通道系统包括多个通道，例如通道1274、通道1285或通道1290。每个通道包括第一开口(例如通道1274的第一开口1275、通道1285的第一开口1286、或通道1290的第一开口1291)以及第二开口，例如通道1274、1285或1290的第二开口1278。每个通道还包括内表面，例如内表面1276，或内表面1292。
每个通道系统可以被认为是聚焦装置或偏转装置，其被配置为在期望方向上偏转或重定向与通道系统交互的感兴趣对象。如图5所示，通道系统的几个通道在通道系统内合并成单个通道1247。注意，通道系统可以包括多于4个通道合并成单个通道。例如，通道系统可以包括在XZ平面中相对于彼此偏移的几个更多的通道，其中每个通道合并成单个通道1247。例如，20个通道可以合并成单个通道。在另一个示例中，30个通道可以合并成一个通道。几个更多的通道合并成的单个通道(例如通道1274)被表示为“主通道”。每个通道的几何形状或形状被配置为将OI的轨迹的一部分聚焦到主通道中。
通道系统沿X轴线的范围被表示为“通道系统的宽度”，其等于通道1274沿X轴线的范围。“通道系统的深度”是通道系统沿Y轴线的范围，在这种情况下，其等于通道1274沿Y轴线的范围。
OI和块体材料1272之间的交互的示例在图5中示出，例如，以OI 1297的轨迹1298或OI 1203的轨迹1304为例。由于通道系统中通道的上述配置，OI在与通道系统交互之后的运动优选在正X方向上。以这种方式，由于OI与通道系统中的通道的交互，OI可以被偏转或重定向到正X方向上。
注意，OI和过滤板1271之间的交互的类型是通道系统中通道的形状、以及通道系统的宽度和深度以及其他参数的函数(例如与周围介质中感兴趣对象的平均自由路径有关的参数)。对于这样的参数的某个值，在一些实施例中，接近表面1273的OI平均地可以在正X方向上经历净偏转。例如，在动态边界条件下，这可能导致OI在正X方向上的净扩散或整体流。由于通道系统的几何形状，OI的平均初始速度矢量可能不同于OI的平均最终速度矢量。例如，在假设场景(例如其中过滤装置1271相对于储备1270中的介质在负X方向上存在净运动的场景)中，OI的平均初始速度矢量可以指向正X方向和负Y方向。平均最终速度可以指向正X方向和正Y方向，其中平均最终速度在正X方向上的分量大于平均初始速度在正X方向上的分量。正X方向上的非零净分量可导致OI在正X方向上的净扩散或净加速。
由于OI与过滤装置1271的块体材料1272的表面1273在正X方向上的交互引起的整体流，负X方向上存在对过滤装置1271的净力。例如，该力可以用来做机械功。例如，机械功可以进而通过发电机转化为电功。用于该功的能量由第一储备1270中的OI的热能提供。因此可以采用过滤装置1271将热能转化为有用功。
例如，图5所示实施例的特性维度可以被认为是描述通道系统的宽度和通道系统的深度的两个数字中的较大者。图5所示实施例的特性维度还可以被认为是通道系统的主通道(例如通道1274)的长度。根据本发明的一些实施例，特性维度小于相邻储备中OI的平均自由路径的1000倍。
注意，在该实施例和该类型的实施例中，反射可以是镜面反射的或漫射的。
图6为本发明的一个实施例的剖视图。图6所示装置的一些特征以及该装置的一些操作原理与其他图中所示的装置有相似之处，因此在图6的上下文中将不再以相同的细节来描述，反之亦然。
存在第一储备1330和第二储备1331，其中介质包括感兴趣对象或“OI”。
过滤板1332包括块体材料1335，块体材料1335包括第一表面1333和第二表面1334。块体材料1335可以由任何合适的材料制成，例如金属、复合材料或陶瓷。在一些实施例中，块体材料1335也可以被描述为织物。
过滤板1332还包括几个通道或通道系统，例如通道1336、1351、1352或通道1353。每个通道包括第一开口(例如第一开口1337)以及第二开口，例如第二开口1338。每个通道包括几个区段，例如通道系统1336中的区段1339，或区段1343，或区段1347，或区段1349。每个通道区段包括第一内表面，例如区段1339的第一内表面1340，或区段1343的第一内表面1344。每个通道区段包括第二内表面，例如区段1339的第二内表面1341，或区段1343的第二内表面1345。每个区段还包括第一开口(例如区段1339的第一开口1337)，以及第二开口，例如区段1339的第二开口1342。区段1339的第二开口1342与区段1343的第一开口1342相同。每个区段是轴对称的，使得第一表面(例如第一表面1340)是锥形圆柱体或圆锥体的形状，并且使得第二表面(例如第二表面1341)是平面环形圆的形状。当在负Y方向上观察时，通道(例如通道1336或通道1352)的横截面面积在形状上为圆形。在其他实施例中，当在负Y方向上观察时，通道的横截面几何形状可以是例如正方形、矩形、多边形或椭圆形。
在图6中，第一内表面1340以一定角度倾斜，使得表面法线具有负Y方向上的分量。回想一下，在本实施例中，第一内表面1340关于平行于Y轴线的中心轴线轴对称。第一内表面的表面法线与Y轴线之间的平均角度被表示为“第一倾斜角度”，在该实施例中，对于第一内表面1340或第一内表面1344，其大于九十度。第一倾斜角度的范围可以从大于90度的值到小于180度的值。例如，第一倾斜角度可以是120度。例如，第一倾斜角度可以是105度。例如，第一倾斜角度可以是150度。
在图6中，第二内表面1341被配置为使得表面法线指向正Y方向。第二内表面的表面法线与Y轴线之间的平均角度被表示为“第二倾斜角度”，在该实施例中，对于表面1341或表面1345，其为零度。第二倾斜角度的范围可以从大于或等于零度到小于90度的值。例如，第二倾斜角度可以是零度。例如，第二倾斜角度可以是10度。
第一内表面沿Y轴线的范围被表示为“第一范围”，并且第二内表面沿Y轴线的范围被表示为“第二范围”。在典型实施例中，第一范围在大小上大于第二范围。
通道区段沿X轴线的范围被表示为“通道区段的宽度”。“通道区段的深度”是通道区段沿Y轴线的范围。
与通过通道区段的第一开口(例如第一开口1337)相比，第一内表面可以被认为通过通道区段的第二开口(例如第二开口1342)聚焦或优先地传输OI。由于上述几何形状和足够小的通道尺寸，OI在与通道交互之后的运动优先在负Y方向上。以这种方式，由于OI与通道区段的交互，OI可以被偏转或重定向到负Y方向上。因此，OI优先通过通道在负Y方向上从第一储备1330扩散到第二储备1331中，而不是在正Y方向上从第二储备1331扩散到第一储备1330中。
在图8的上下文中更详细地描述聚焦效果。图6所示实施例的通道区段的配置可以被认为与图8所示实施例的单个通道的配置相似。图6所示实施例可以被认为是图8所示的几个实施例的串联布置，其中一个通道的第二开口2042与第二通道的第一开口2041重叠，并且其中图8中的每个通道形成图6中的通道区段。
在其他实施例中，沿Y轴线观察的第一内表面的横截面的直径可以在负Y方向上以减小的速率增加，从而导致凹面第一内表面。这可以增强OI在负Y方向上的聚焦效果。在本发明的范畴内还有其中沿Y轴线观察，第一内表面的横截面的直径在负Y方向上以增加的速率增加，从而导致凸面第一内表面的实施例。
注意，OI和过滤板1332之间的交互的类型是通道的形状以及通道宽度和通道深度以及其他参数(例如与周围介质中感兴趣对象的平均自由路径有关的参数)的函数。对于这样的参数的某个值，在一些实施例中，接近表面1333或表面1334的OI平均地可以经历负Y方向上的净偏转。
“第一透射率”是OI在从第一储备1330进入通道之后扩散到第二储备1331中的概率。“第二透射率”是OI在从第二储备1331进入通道之后扩散到第一储备1330中的概率。由于通道区段的几何形状和足够小的尺寸，第一透射率大于第二透射率。
在静态边界条件下，与第一储备1330相比，这可导致第二储备1331中OI的浓度增加。因此过滤板1332可用于泵送应用中。
在动态边界条件下，这可导致例如OI在负Y方向上的净扩散或整体流。由于通道的几何形状，OI的平均初始速度矢量可能不同于OI的平均最终速度矢量。例如，在假设场景(例如过滤装置1332相对于储备1330中的介质在正Y方向上存在净运动的场景)中，OI的平均初始净速度矢量可以指向负Y方向。平均最终速度可以指向负Y方向，其中平均最终速度在负Y方向上的分量大于平均初始速度在负Y方向上的分量。负Y方向上的非零净分量可导致OI在负Y方向上的净扩散或净加速。
由于OI与过滤装置1332的表面在负Y方向上的交互引起的整体流，正Y方向上存在对过滤装置1332的净力。例如，该力可以用来做机械功。例如，机械功可以进而通过发电机转化为电功。用于该功的能量由第一储备1330或第二储备1331中的OI的热能提供。因此可以采用过滤装置1332将热能转化为有用功。
例如，图6所示实施例的特性维度可以被认为是描述通道区段的宽度和通道区段的深度的两个数字中的较大者。根据本发明的一些实施例，特性维度小于相邻储备中OI的平均自由路径的1000倍。
图6所示实施例可以被认为是与图1所示实施例相似，其中表面1103也可以是圆柱形或三维形式的圆形，并且其中通道区段的宽度和通道区段的深度两者都小于相邻储备中OI的平均自由路径的1000倍。
注意，在该实施例和该类型的实施例中，反射可以是镜面反射的或漫射的。
图7为本发明的一个实施例的剖视图。图7所示装置的一些特征以及该装置的一些操作原理与其它图中所示的装置有相似之处，因此在图7的上下文中将不再以相同的细节来描述，反之亦然。
存在第一储备1400和第二储备1401，其中介质包括感兴趣对象或“OI”。
过滤板1402包括块体材料1405，块体材料1405包括第一表面1403和第二表面1404。块体材料1405可以由任何合适的材料制成，例如金属、复合材料或陶瓷。在一些实施例中，块体材料1405也可以被描述为织物。
过滤板1402还包括几个通道或通道系统，例如通道1406或通道1421。每个通道包括第一开口(例如第一开口1407或第一开口1422)，以及第二开口，例如第二开口1408或第二开口1423。每个通道包括几个区段，例如通道系统1406中的区段1409，或区段1413，或区段1417，或区段1419。每个通道区段包括第一内表面，例如区段1409的第一内表面1410。每个通道区段包括第二内表面，例如区段1409的第二内表面1411。每个区段还包括第一开口(例如区段1409的第一开口1407)，以及第二开口，例如区段1409的第二开口1412。区段1409的第二开口1412与区段1413的第一开口1412相同。每个区段是轴对称的，使得第一表面(例如第一表面1410)是锥形圆柱体或圆锥体的形状，并且使得第二表面(例如第二表面1411)是平面环形圆的形状。当在负Y方向上观察时，通道(例如通道1406或通道1421)的横截面面积在形状上是圆形。在其他实施例中，当在负Y方向上观察时，通道的横截面几何形状可以是例如正方形、矩形、多边形或椭圆形。
在图7中，第一内表面1410以一定角度倾斜，使得表面法线具有负Y方向上的分量。回想一下，在本实施例中，第一内表面1410关于平行于Y轴线的中心轴线轴对称。第一内表面的表面法线与Y轴线之间的平均角度被表示为“第一倾斜角度”，在该实施例中，其大于九十度。第一倾斜角度的范围可以从大于九十度的值到小于180度的值。例如，第一倾斜角度可以是120度。例如，第一倾斜角度可以是105度。例如，第一倾斜角度可以是150度。
在图7中，第二内表面1411被配置为使得表面法线指向正Y方向。第二内表面的表面法线与Y轴线之间的平均角度被表示为“第二倾斜角度”，在该实施例中，对于表面1411，其为零度。第二倾斜角度的范围可以从大于或等于零度的值到小于九十度的值。例如，第二倾斜角度可以是零度。例如，第二倾斜角度可以是10度。
第一内表面沿Y轴线的范围被表示为“第一范围”，并且第二内表面沿Y轴线的范围被表示为“第二范围”。在典型实施例中，第一范围在大小上大于第二范围。
通道区段沿X轴线的范围被表示为“通道区段的宽度”。“通道区段的深度”是通道区段沿Y轴线的范围。第一内表面沿X方向的范围或第二内表面沿X方向的范围被表示为“通道区段的厚度”。在图7的上下文中通道区段的厚度类似于图1的上下文中通道区段的深度。图7的上下文中通道区段的深度类似于图1的上下文中通道区段的宽度。
可以认为第一内表面优先将OI引导到负Y方向上。由于上述几何形状以及通道区段的深度和厚度的足够小的尺寸，OI在与通道交互之后的运动优先在负Y方向上。这类似于图1中OI和块体材料1102之间的交互，其中在一些实施例中，接近表面1103的OI平均地可以在正X方向上经历净偏转。对于图7所示的实施例，对于动态边界条件，这可能导致OI在负Y方向上的净扩散或整体流。因此，OI优先通过通道在负Y方向上从第一储备1400扩散到第二储备1401中，而不是在正Y方向上从第二储备1401扩散到第一储备1400中。
在其他实施例中，沿Y轴线观察的第一内表面的横截面的直径可以在负Y方向上以减小的速率增加，从而导致凹面第一内表面。这可以增强OI在负Y方向上的聚焦效果，如在图2的上下文中更详细地解释的。在本发明的范畴内还有其中沿Y轴线观察的第一内表面的横截面的直径在负Y方向上以增加的速率增加，从而导致凸面第一内表面的实施例。
如上所述，通道1406或通道1421的内表面与图1所示的实施例1101类似地配置。类似地，在其他实施例中，通道1406的内表面可以与图2所示的实施例1141类似地配置。在其他实施例中，通道1406的内表面可以与图3所示的实施例1181类似地配置。在其他实施例中，通道1406的内表面可以与图4所示的实施例1231类似地配置。在其他实施例中，通道1406的内表面可以与图5所示的实施例1271类似地配置。由于通道的平行布置，将OI施加在通道壁上的剪切力转化为轴向力是可能的。通过特别配置通道内壁的几何形状，通道壁上的侧向力或剪切力可以被组合成正Y方向上对板(例如板1402)的轴向推力。
注意，OI和过滤板1402之间的交互的类型是通道的形状以及通道宽度和通道深度以及其他参数(例如与周围介质中感兴趣对象的平均自由路径有关的参数)的函数。对于这样的参数的某个值，在一些实施例中，接近表面1403或表面1404的OI平均地可以经历负Y方向上的净偏转。
“第一透射率”是OI在从第一储备1400进入通道之后扩散到第二储备1401中的概率。“第二透射率”是OI在从第二储备1401进入通道之后扩散到第一储备1400中的概率。由于通道区段的几何形状和足够小的尺寸，第一透射率大于第二透射率。
在动态边界条件下，这可导致例如OI在负Y方向上的净扩散或整体流。由于通道的几何形状，OI的平均初始速度矢量可能不同于OI的平均最终速度矢量。例如，在假设场景(例如过滤装置1402相对于储备1400中的介质在正Y方向上存在净运动的场景)中，OI的平均初始净速度矢量可以指向负Y方向。平均最终速度可以指向负Y方向，其中平均最终速度在负Y方向上的分量大于平均初始速度在负Y方向上的分量。负Y方向上的非零净分量可导致OI在负Y方向上的净扩散或净加速。
由于OI与过滤装置1402的表面在负Y方向上的交互引起的整体流，正Y方向上存在对过滤装置1402的净力。例如，该力可以用来做机械功。例如，机械功可以进而通过发电机转化为电功。用于该功的能量由第一储备1400或第二储备1401中的OI的热能提供。因此，可以采用过滤装置1402将热能转化为有用功。
例如，图6所示实施例的特性维度可以被认为是描述通道区段的厚度和通道区段的深度的两个数字中的较大者。根据本发明的一些实施例，特性维度小于相邻储备中OI的平均自由路径的1000倍。
图7所示的实施例可以被认为与图1所示的实施例相似，其中表面1103也可以是圆柱形或三维形式的圆形，并且其中通道区段的深度和厚度小于相邻储备中OI的平均自由路径的1000倍。
注意，图7中的通道区段的宽度可以大于相邻储备中OI的平均自由路径的1000倍。图7所示实施例中通道(例如通道1406)的最大宽度或长度不必被限制为大约小于相邻储备中感兴趣对象的平均自由路径的1000倍的值。这是由于通道1406的内通道壁(例如表面1410和1411)以与图1所示实施例的表面(例如表面1108或表面1109)类似的方式配置。因此，表面1410和1411可以被认为是第一储备1400中的不同聚焦装置，第一储备1400也延伸到通道1406中。换句话说，在其中通道1406的宽度足够大的限制中，通道1406的内表面可以被建模或考虑为以与过滤板1101与图1中第一储备1100中感兴趣对象交互类似的方式与通道1406内的感兴趣对象交互。例如，在一些实施例中，通道1406的宽度可以是通道1406中感兴趣对象的一百万个平均自由路径。在另一个示例中，在一些实施例中，通道1406的宽度可以是通道1406或相邻储备中感兴趣对象的10,000个平均自由路径。
注意，在该实施例和该类型的实施例中，反射可以是镜面反射的或漫射的。
图8是本发明的一个实施例的剖视图以及所述实施例与感兴趣对象的交互的示意表示。
在图8中，初始方向的分布(即与滤波装置900交互的OI的初始速度的方向的分布)，在所有角度(即360度)范围内是均匀分布的。在图8所示的简化场景中，从第一储备2036进入通道的OI的初始方向的分布是均匀的。这由来自第一储备的均匀分布的入射通量2059表示，其中所述分布在由入射通量2059的图表的轮廓内的箭头指示的可能方向的范围内是均匀的。入射通量2059相对于参考线2056测量。对于动态边界条件，假设第一储备2036和第二储备2037的属性瞬时相同。因此，来自第二储备2037的OI的入射通量2060的分布作为入射速度方向的函数在所有方向上也是均匀的，如通量2060相对于参考线2057的恒定大小所指示。
入射通量的这种分布出现在本发明实施例的多种应用中。例如，在典型的静止介质(即其中OI的平均速度为零的介质、即其中整体流为零的介质)中，OI的速度的分布在所有角度上是均匀分布的。这适用于气体中的原子或分子，或导体导带中的电子。因此，放置在这种静止介质中的过滤装置将受初始方向的均匀分布的影响，即OI与通道或具有指定方向初始速度的过滤装置的外表面交互的概率对于所有方向都近似相等。
对于图8中所示的简化实施例，从第一储备2036进入通道(例如通道2039)并传输到第二储备的所有OI。注意，为简单起见，假设在OI通过过滤装置的整个运动过程中不存在随机散射事件。在其他实施例中，可能存在散射事件，例如OI与OI碰撞或来自通道内表面(例如内表面2047)的漫反射，只要对于动态边界条件仍然可能存在净扩散或对于静态边界条件仍然可能存在净浓度、压力或密度差。随着OI通过通道2039从第一储备2036扩散到第二储备2037，OI可以与通道的内壁2047碰撞。由于壁相对于XZ平面的角度，OI沿Y方向的运动方向分量增加。图8中根据OI的示例轨迹(例如OI 2052的轨迹2053)示出了该效果。如图所示，OI 2052在负Y方向上的运动分量或速度分量随着与内表面2047的每次碰撞而在大小上增加。结果，当OI到达第二储备2037时，由通量大小2059指示的作为方向的函数的第一储备2036中速度的最初均匀分布不再均匀。方向的最初半球形、均匀的分布已被聚焦到流出速度的集中射束2064中。由于通道2039的内表面2047的高第一透射率和几何属性，整个入通量2059(即在所有角度上积分的入通量2059)已被聚焦成减少的一组角度，即集中射束2064。
相反，任何具有位于所述射束2064的有限范围内的初始角度的从第二储备2037进入通道2039的入通量2060在可能流入角度的整个范围内展开，导致相对于相同的参考线2056测量出通量大小2061减小。任何具有位于所述射束2064的有限范围外的初始角度的从第二储备进入通道2039的入通量2060被反射回第二储备2037中，如位于射束2064外的出通量2062的部分2063所指示。出通量2062也相对于参考线2057测量。来自第二储备2037的OI被反射回第二储备2037中的场景以OI 2054的轨迹2055为例。
结果，第一透射率大于第二透射率。在一些实施例中，第一透射率与第二透射率的比率足够大，使得第一透射率和第一捕获面积(即XZ平面中第一开口2041的面积)的乘积与第二透射率和第二捕获面积(即第二开口2042的面积)的乘积的比率大于一，尽管第一捕获面积小于第二捕获面积。因此，在一些这样的实施例中，对于动态边界条件存在OI从第一储备2036到第二储备2037的净扩散，或对于静态边界条件存在相对于第一储备2036的第二储备2037中OI的更大浓度、密度或压力。
对于动态边界条件，感兴趣对象的净流1040通过过滤装置900或1000，从第一储备2036进入第二储备2037。过滤装置900包括块体材料2065、第一表面2046、几个通道(例如通道2039)，每个通道包括第一开口2041或1006、第二开口2042或1008和内表面2047。在所描绘的实施例中，感兴趣对象与通道的边界(即内表面2047)之间的大部分交互可以被描述为镜面反射。在一些这样的实施例中，多于50％的所述交互可以被描述为镜面反射。在一些这样的实施例中，多于90％的所述交互可以被描述为镜面反射。在一些这样的实施例中，多于30％的所述交互可以被描述为镜面反射。
注意，第一开口2041到第二储备2037的有效孔径由沿射束长度的射束2064的横截面面积来描述，在该示例中，射束是锥形的。第一开口2041到第一储备2036的有效孔径由出通量2061的横截面面积描述，在该示例中，出通量2061几乎是半球形。因此，对于动态边界条件，第二储备中的孔径小于第一储备中的孔径，导致OI从第一储备到第二储备的净扩散。
通道的“宽度”是能够通过通道扩散的理论上的、感兴趣的球形对象的最大碰撞直径。注意，通道宽度可以不同于聚焦装置的特性宽度，或通道区段的特性宽度。
通道的平均“长度”或通道系统的平均长度是描述通道的开口之间的通道的质心的线的长度，其中开口是指通道和储备之间的接口。质心上的单个点描述了该点位置处通道横截面面积的中心，其中横截面面积是在垂直于通过通道的感兴趣对象的局部平均扩散方向(即垂直于沿通道的长度的局部轴线)的平面上测量的。例如，通道1336内的点的横截面面积是沿平行于XZ平面的平面测量的。由于所描绘的通道系统中的通道通常具有圆形横截面，因此通道的质心是描述圆的中心的线，该圆的中心描述了沿每个通道的长度的每个通道的横截面。注意，通道的长度可以不同于聚焦装置的特性长度。例如，通道(例如图6中的通道1336)可以包括几个单独的聚焦装置，例如聚焦装置1339或聚焦装置1343。聚焦装置1339的特性长度可以被认为是沿Y轴线测量的第一开口1337和第一内部开口1342之间的距离。在这种情况下，可以认为特性维度近似等于聚焦装置1339的特性长度。
图6中通道1336的长度是通道1336的第一开口1337和第二开口1338之间的间隔距离，其中第一开口1337描述了通道1336和第一储备1330之间的接口，并且第二开口1338描述了通道1336和第二储备1331之间的接口。由于通道1336关于中心轴线轴对称，所以描述通道1336的质心的线是直的并且平行于Y轴线。在这个特定实施例中，通道1336的长度因此也等于第一开口1337和第二开口1336之间的最短距离。由于第一表面1333和第二表面1334是平面的并且平行于XZ平面，所以在该特定实施例中通道1336的长度也等于第一表面1333和第二表面1334之间的最短距离。第一表面1333和第二表面1334之间的距离也可以被称为所描绘装置的高度，如前所述。
在另一个示例中，图5中通道1285的长度是描述通道1285的质心的线的长度。由于通道1285与通道1274合并，因此通道1285的质心与通道1274的质心合并。因此，通道1285的长度是通道1285的第一开口1286和通道1285的第二开口1278(其也是通道1274的第二开口1278)之间的通道质心的长度。通道1285的第一开口1286是通道1285和第一储备1270之间的接口。类似地，通道1290的长度是通道1290的第一开口1291(其位于通道1290和第一储备1270之间的接口处)与通道1290的第二开口1278(其位于通道1290(其已经与通道1274合并)与第一储备1270之间的接口处)之间的通道质心长度。通道1290的第二开口1278也是通道1274的第二开口1278。
在一些实施例中，包括通道1274、1285、1290以及与通道1274合并的任何其他通道的通道系统可以被认为是聚焦装置。在这种情况下，该通道系统或聚焦装置的特性长度是与该通道系统相关联的所有通道的平均长度。在其他实施例中，可以认为聚焦装置仅由合并成单个通道的两个或更多个通道之间的接合部以及合并和被合并的通道的相邻部分组成。在这样的实施例中，通道的特性长度可以比通道的长度短。
对于图1-图7中实施例中的每一个，“特性维度”已被限定。在一些示例实施例中，过滤装置的聚焦装置或通道区段或表面特征的特性维度小于比相邻储备(例如第一储备1270或第二储备1331)内感兴趣对象的最小平均自由路径大几个数量级的数字。根据一些实施例，特性维度小于比相邻储备内感兴趣对象的最小平均自由路径大三个数量级的值。换句话说，在一些实施例中，相邻储备中感兴趣对象的最小平均自由路径与特性维度的比率大于0.001。
特定储备中感兴趣对象的平均自由路径与聚焦装置的特性维度的比率被表示为“相对长度”或“RL”。除非另有说明，否则在计算RL时提供平均自由路径的介质或储备是具有最小平均自由路径的介质或储备。平均自由路径邻近过滤装置或通道开口来测量。仅在介质内测量平均自由路径，即仅在感兴趣对象与其他对象(即除了过滤装置的块体材料之外的对象或除了与过滤装置相关联或由过滤装置采用的对象之外的对象)的碰撞之间测量。相对长度描述了聚焦装置相对于周围介质的属性的尺寸。在其中介质可以被描述为流体的实施例中，该比率可以被称为克努森数。
对于是小于0.001的多个数量级的RL，聚焦装置的聚焦效果可以是非零的，但可以忽略不计。在本发明的其他示例实施例中，RL可以是0.01。例如，RL也可以是0.1。在另一个示例中，RL可以是1。在另一个示例中，RL可以是10。RL也可以大于10。通常，较大的RL会提高聚焦装置或过滤系统的性能，但会增加制造的复杂性或难度。相对于相邻储备中感兴趣对象的平均自由路径的特性维度的增加可以增加感兴趣对象在它们行进通过过滤装置或与聚焦装置交互时散射的概率。这可能降低过滤装置对感兴趣对象的轨迹的聚焦或重定向效果，并降低过滤装置的性能。
例如，氮气在标准温度和压力下的平均自由路径近似为60纳米。对于其中感兴趣对象是氮原子以及其中第一储备以及第二储备(如果适用)处于标准温度和压力下的过滤装置的应用，在一些实施例中特性维度可以小于60微米。例如，特性维度可以是大约60纳米，本文使用的“大约”和“近似”是指在所述数值的正负30％内的值。在另一个示例过滤装置中，特性维度可以是大约6微米。例如，与另一个实施例相关联的特性维度可以是大约600纳米。例如，与另一个实施例相关联的特性维度可以是大约6微米。
在另一个示例中，铜中导带中电子的平均自由路径可以被认为是近似40纳米。在其中感兴趣对象是电子的过滤装置的实施例中，块体材料(例如块体材料1405，或块体材料1102，或块体材料1182)可以包括电绝缘体。块体材料可任选地包括具有相对于电子大于零的反射率的材料。在这些和其他示例实施例中，块体材料可以包括相对于感兴趣对象(例如在这种情况下为电子)具有不同折射率的材料。例如，在其中感兴趣对象是导带中的电子并且其中第一储备和第二储备中的介质是铜的本发明的实施例中，与一些实施例相关联的特性维度可以小于或等于40微米。例如，特性维度可以小于或近似等于400纳米。例如，与一些实施例相关联的特性维度可以替代地为大约40纳米。例如，过滤装置或聚焦装置的特性维度可以是近似4微米。在另一个示例中，过滤装置或聚焦装置的特性维度可以是近似4纳米。
例如，对于其中感兴趣对象表现得像波(例如光子、声子、声波或海波)的实施例，平均自由路径可以非常大，甚至可能无限大。对于非常大的平均自由路径值，一些感兴趣对象很少或从不分散在介质(例如第一储备或第二储备)中。这可能是由于适用于某些波类型的叠加原理。由于这些感兴趣对象中的一些的平均自由路径大于上述示例中的平均自由路径，因此实施例的特性维度也可以更大。这可以显着降低与过滤装置的制造相关联的复杂性。应该优选地维持平均自由路径相对于过滤装置的特性维度的足够大的比率。
介质可以位于第一储备、第二储备中和/或通道(例如图5中的示例通道1274，或图6中的通道1336)内部，或聚焦装置的内部。例如，被配置为与光子交互的过滤装置的特性维度可以是大约十米。在另一个示例中，特性维度可以是大约1厘米。在另一个示例中，特性维度可以是几纳米。例如，图中所示的示例实施例的聚焦部分以与光学望远镜或太阳能聚光器相当的方式起作用。在其他实施例中，可以使用透镜来执行感兴趣对象的轨迹的聚焦。例如，透镜可以采用折射或衍射。如上所述，在这样的实施例中，感兴趣对象可以是波或波状粒子，例如声波、海波、重力波、声子、光子或电子。计算在过滤装置中围绕和包围块体材料的介质中光子的平均自由路径优选考虑光子对象散射，即光子与介质中的其他对象(例如空气分子)之间的碰撞。通过去除或降低其他感兴趣对象(例如空气分子)的浓度，抽空过滤装置中与感兴趣对象(例如，光子)的聚焦有关的部分，可以减轻这种影响，否则会干扰并减少感兴趣对象的平均自由路径。例如，过滤装置的聚焦部分(例如图5中的示例通道系统)可以位于真空中，或感兴趣对象或可能无意散射感兴趣对象的任何其他对象密度降低的区域中。
过滤装置的制造方式取决于过滤装置的规模或特性维度。例如，考虑其中介质中感兴趣对象的平均自由路径大约为1毫米的应用示例。用于这种应用的过滤器系统的示例实施例的特性维度可以是大约一厘米。这种规模的结构可以使用传统的机械制造技术(例如计算机数控(CNC)铣床、选择性激光烧结(SLS)、光刻和蚀刻、增材印刷工艺等)轻松制造和批量生产。
特性维度为纳米量级的过滤装置的实施例可以用半导体制造装备和程序来制造。例如，灰度电子束或离子束光刻可用于制造具有纳米级复杂几何形状的重复图案的大型阵列的模具。这些模具可用于使用纳米压印光刻在基板上压印所需的表面特征。该方法可以用于制造如图1-图4的示例中所示的实施例。在另一个示例中，可以使用纳米级增材制造技术(例如电子束诱导沉积)来制造实施例。这些和其他制造技术可以从干涉效应中受益，以制造上述复杂结构的大型阵列。例如，这些方法在干涉光刻领域中是已知的。例如，这样的方法可以用于制造类似于图5-图7所示实施例的实施例。可以采用减材制造技术(例如深度反应离子蚀刻)来制造图5-图7中所示类型的过滤装置的通道。在一些实施例的制造中，可以采用减材制造技术和增材制造技术。例如，单独的通道区段(例如通道区段1339或通道区段1343)可以使用减材制造技术来制造，而块体材料(例如块体材料1335)的连续层可以使用增材制造技术来沉积。
在本发明的一些实施例中，感兴趣对象是虚拟粒子，如量子场论所描述的。可以认为量子真空是包括虚拟对象的介质，其中虚拟对象是指量子真空中的波动，该波动暂时表现出相应的常规或真实对象的部分或全部属性。虚拟对象的示例是虚拟光子，或虚拟粒子-反粒子对，例如电子和正电子。量子真空可以瞬时表现出粒子或波的任何属性，例如质量或动量。在本发明的实施例的上下文中，在常规对象(例如光子)和虚拟对象(例如虚拟光子)之间没有区别。为简单起见，术语“真空”用于指代由量子场论描述的量子真空。这些虚拟粒子产生零点能量和相关联效应，例如卡西米尔效应。
与量子真空交互的本发明的实施例可以如下配置。过滤装置区段的特性维度、特性长度或深度以及通道的特性宽度被配置为小于虚拟粒子的1000个平均自由路径的长度。换句话说，过滤装置区段的特性尺寸以其中本发明的组件之间(例如，区段的相对或相邻壁之间)的卡西米尔力不可忽略的方式配置。换句话说，过滤装置区段的特性尺寸以其中本发明的组件之间(例如，通道的相对壁之间)的零点能量从零点能量的未扰动真空水平改变了不可忽略的量的方式配置。
真空可以被认为由虚拟粒子(例如虚拟光子)组成，虚拟粒子在与另一虚拟粒子一起湮灭之前行进一定距离或存在一段时间。如本文所讨论的，湮灭事件可以被认为是OI的散射事件。如本文所讨论的，虚拟粒子(例如虚拟光子)在湮灭或消光事件之间行进的平均路径可以被认为是虚拟粒子的平均自由路径。虚拟光子或其他虚拟粒子存在的平均持续时间可以被认为是粒子的平均自由时间，即粒子与另一粒子之间的碰撞之间的平均时间。虚拟粒子的平均自由路径在一纳米的几个数量级之内。例如，两个相对的、完全导电的板之间的卡西米尔压力近似等于一个大气压，间隔近似为10纳米。
与量子真空交互的过滤装置区段的几何形状可以是本文讨论的任何合适的几何形状。例如，过滤装置区段可以以在图1-图8的上下文中描述的方式配置。在以下段落中，为了描述的方便和清楚，将讨论的示例实施例是以与图3中的实施例类似的方式配置的实施例。
过滤装置区段的块体材料(例如块体材料2065或块体材料1102或块体材料1182)的所有表面，在该实施例中以及在感兴趣对象是虚拟粒子的情境下是完全导电的。在其他实施例中，情况不必如此。块体材料1182可以是超导材料，或传统的导电材料(例如金属、半导体(例如硅))，或绝缘体(例如玻璃)。在其他实施例中，块体材料的表面也可以涂有具有预期属性的不同材料。
如果目标的最大化(例如过滤系统上的推力的最大化)有利于高电导率，则可以使用诸如铜、银或石墨烯的涂层材料。在这个简化的实施例中，块体材料带中性电荷。在其中块体材料1182是金属的情况下，可以使用具有大等离子体频率的金属，例如铝。这确保了块体材料的反射率大于零的频率范围被最大化，从而确保了过滤装置区段可以与宽频率范围的虚拟粒子(例如虚拟光子)交互，使得目标(例如图3中负X方向上的推力或剪切应力，或图6-图8中正Y方向上的轴向压力)被最大化。
对于动态边界条件，虚拟对象可以以其中虚拟对象在图3中正X方向上存在净扩散的方式与过滤装置区段交互。这可能导致在负X方向上对过滤装置区段的净力。XZ平面中每单位面积的该力的值被表示为剪切应力。例如，当虚拟粒子为虚拟光子时，该剪切应力的来源是虚拟光子的辐射压力，这些虚拟光子在这些虚拟光子的平均自由路径内由过滤装置区段重定向或聚焦。作用在过滤装置区段的表面(例如表面1185和表面1186)上的虚拟对象的辐射压力可以产生沿负X方向的净力或净剪切应力。通道的尺寸和形状以及其他参数(例如块体材料的电导率)影响这种剪切应力的大小。
可以使用本领域已知的方法计算对于装置单元的特定几何形状和尺寸的剪切应力的大小和方向。例如，已经开发出这样的方法来计算任意几何形状的两个物体之间的卡西米尔交互。这些算法可以适于在本发明范畴中或本发明范畴内提供的几何形状类型。可以使用标准优化技术找到用于特定应用的实施例的适当几何形状和尺寸。
这种装置有多种应用。例如，剪切应力可用于做机械功，机械功可通过发电机转化为电能。本发明的实施例也可以考虑用于涉及泵送零点能量的应用。考虑一种场景，其中图6-图7中所示的装置形成两个原本隔离的储备之间的接口。在这种情况下，本发明的实施例可用于降低第一储备中的零点能量并相应地增加第二储备中的零点能量。假设第一储备和第二储备在尺寸上是有限的，并且假设第一储备和第二储备最初处于默认边界条件，即第一储备和第二储备中的零点能量最初基本上等于自由空间的零点能量。随着时间的推移，本发明的实施例将减少第一储备中的零点能量，并相应地增加第二储备中的零点能量。最终，达到了新的稳态配置，其中任何储备中的零点能量在时间上近似恒定。
被配置为与量子真空交互的过滤装置区段具有广泛的应用。例如，这样的过滤装置区段可以被配置为通过与虚拟粒子交互并引起虚拟粒子的整体流来产生推力。这种发动机可以被配置为在空间的真空中产生推力。因此，本发明的实施例可用于为航天器或火箭提供动力或推进航天器或火箭。在这样的应用中，过滤装置区段可以被安装在例如航天器或火箭上以代替传统的化学火箭。
与量子真空或任何其他类型的介质交互的过滤装置区段也可以被安装在发电机的旋转轴上，并在轴上施加扭矩。因此，可以采用过滤装置区段来转动轴并将动力施加到发电机，发电机可以将动力转化为电能。在这样的配置中，过滤装置区段可以执行相同的功能并且被类似地布置为风力涡轮机上的涡轮机叶片。过滤装置区段(例如图3所示的过滤装置区段)的X轴线可被布置为平行于OI相对于过滤装置区段的局部流。
本发明的方面
本发明进一步由以下方面限定。
方面1.一种过滤系统，其被配置为与介质中的感兴趣对象以其中与过滤系统交互的感兴趣对象的动量的平均净变化率和在基线场景中与基线过滤系统交互的感兴趣对象的动量的平均净变化率之间的差在在指定方向上具有非零分量的方式交互，其中包括感兴趣对象的介质形成第一储备。
方面2.根据方面1所述的过滤系统，其中沿指定方向的差的分量可以是负的。
方面3.根据方面1所述的过滤系统，其中感兴趣对象的组包括粒子、光子、电子、原子、分子、尘埃粒子、花粉、气溶胶、烟灰粒子、冰粒子、水滴、水分子、大分子、小分子、带电粒子、离子以及准粒子，例如半导体中的电子空穴。
方面4.根据方面1所述的过滤系统，其中感兴趣对象的组包括虚拟粒子，例如虚拟光子、虚拟电子、虚拟正电子。
方面5.根据方面1所述的过滤系统，其中感兴趣对象的组包括波、声波、海波、引力波、地震波、声子、纵波、横波，可极化波或介质的另一不同部分，或其组合。
方面6.根据方面1所述的过滤系统，其中介质可以是气体、液体、固体、等离子体、真空、电导体、半导体或其组合。
方面7.根据方面1所述的过滤系统，其中指定方向与正交于过滤系统的指定平均表面的外部成指定角度和方位角。
方面8.根据方面7所述的过滤系统，其中指定角度大于60度且小于90度。
方面9.根据方面7所述的过滤系统，其中指定角度大于或等于0度且小于30度。
方面10.根据方面7所述的过滤系统，其中指定角度基本上为0度。
方面11.根据方面7所述的过滤系统，其中指定角度基本上为90度。
方面12.根据方面1所述的过滤系统，其中平均净动量变化中的差包括透射率中的差，其中感兴趣对象的透射率是感兴趣对象在与过滤系统交互之后立即具有速度(该速度具有第一指定方向范围内的方向)的概率，假设感兴趣对象在与过滤系统交互之前立即具有速度(该速度具有在第一指定方向范围之外的方向)，其中第一指定方向范围包括与平均表面外法线的指定角度范围和关于过滤系统的平均表面外法线的指定方位角度范围。
方面13.根据方面12所述的过滤系统，其中指定方位角是180度，并且指定角度是90度。
方面14.根据方面12所述的过滤系统，其中指定方位角是90度，并且指定角度是90度。
方面15.根据方面12所述的过滤系统，其中指定方位角是60度，并且指定角度是60度。
方面16.根据方面12所述的过滤系统，其中指定方位角是360度，并且指定角度是90度。
方面17.根据方面16所述的过滤系统，其中第一透射率是感兴趣对象从第一储备行进通过过滤系统到第二储备的概率，并且其中第二透射率是感兴趣对象从第二储备行进通过过滤系统到第一储备的概率。
方面18.根据方面1所述的过滤系统，其中平均净动量变化中的差包括相对于基线场景的感兴趣对象的速度矢量的平均净变化中的差，其中与基线场景相比，感兴趣对象的速度矢量的平均净变化沿指定方向的分量更大。
方面19.根据方面1所述的过滤系统，其中平均净动量变化中的差包括感兴趣对象的速度矢量的平均净变化中的差，其中感兴趣对象在与过滤系统交互之后的平均速度矢量沿指定方向的分量大于基线场景中的分量。
方面20.根据方面1所述的过滤系统，其中感兴趣对象的平均净动量变化中的差的至少一部分通过至少一个感兴趣对象与过滤装置的表面的碰撞来促进。
方面21.根据方面1所述的过滤系统，其中过滤装置的区段内的表面的至少一部分具有表面法线，该表面法线具有朝向指定方向的非零且正分量。
方面22.根据方面1所述的过滤系统，其中感兴趣对象的平均净动量变化中的差的至少一部分通过感兴趣对象在具有在指定方向上的非零分量的方向上的优先偏转来促进。
方面23.根据方面1所述的过滤系统，其中过滤系统包括具有第一向外表面法线的第一表面、具有第二向外表面法线的第二表面、具有平均向外表面法线的平均表面，第一表面和第二表面形成区段，其中第一向外表面法线相对于平均向外表面法线具有第一角度，并且第二向外表面法线相对于平均向外表面法线具有第二角度，并且第一向内表面法线相对于平均向外表面法线具有第一向内角度，并且第二向内表面法线相对于平均向外表面法线具有第二向内角度；其中区段具有平行于平均向外表面法线测量的深度和垂直于平均向外表面法线测量的长度，其中长度小于相邻储备中感兴趣对象的平均自由路径的1000倍。
方面24.根据方面23所述的过滤系统，其中第一角度大于零且小于90度，并且第二角度大于第一角度。
方面25.根据方面24所述的过滤系统，其中第二角度在90度的20度内。
方面26.根据方面24所述的过滤系统，其中第二角度大于零且小于90度。
方面27.根据方面24所述的过滤系统，其中第一角度大于0度且小于50度。
方面28.根据方面23所述的过滤系统，其中深度大于相邻储备中感兴趣对象的平均自由路径的1000倍。
方面29.根据方面23所述的过滤系统，其中深度小于相邻储备中感兴趣对象的平均自由路径的1000倍。
方面30.根据方面23所述的过滤系统，其中深度小于相邻储备中感兴趣对象的平均自由路径的100倍。
方面31.根据方面23所述的过滤系统，其中深度小于相邻储备中感兴趣对象的平均自由路径的10倍。
方面32.根据方面23所述的过滤系统，其中深度小于相邻储备中感兴趣对象的平均自由路径的1倍。
方面33.根据方面23所述的过滤系统，其中长度小于相邻储备中感兴趣对象的平均自由路径的100倍。
方面34.根据方面23所述的过滤系统，其中长度小于相邻储备中感兴趣对象的平均自由路径的10倍。
方面35.根据方面23所述的过滤系统，其中长度小于相邻储备中感兴趣对象的平均自由路径的1倍。
方面36.根据方面23所述的过滤系统，其中长度沿具有沿指定方向的非零分量的方向测量。
方面37.根据方面23所述的过滤系统，其中长度沿指定方向测量。
方面38.根据方面23所述的过滤系统，其中长度与深度的比率大于0.1。
方面39.根据方面23所述的过滤系统，其中长度与深度的比率大于1。
方面40.根据方面23所述的过滤系统，其中长度与深度的比率大于10。
方面41.根据方面23所述的过滤系统，其中第一表面法线具有沿指定方向的非零分量。
方面42.根据方面23所述的过滤系统，其中第一表面法线具有沿指定方向的非零且正分量。
方面43.根据方面23所述的过滤系统，其中第一表面被配置为在小于感兴趣对象的1000个平均自由路径的距离内聚焦与第一表面交互的感兴趣对象的轨迹的至少一部分。
方面44.根据方面43所述的过滤系统，其中第一表面包括凹面部分。
方面45.根据方面23所述的过滤系统，其中第一表面包括凸面部分。
方面46.根据方面23和方面1所述的过滤系统，其中可以存在感兴趣对象相对于过滤系统的整体流。
方面47.根据方面46所述的过滤系统，其中感兴趣对象相对于过滤系统的整体流的至少一部分是由过滤系统引起的。
方面48.根据方面23所述的过滤系统，其中第二表面包括凹面部分或凸面部分。
方面49.根据方面23所述的过滤系统，其中第一角度大于90度且小于180度，并且其中第二角度大于0度且小于180度，并且其中平均倾斜角度为第一角度与第二向内角度的平均值，其中平均倾斜角度大于或等于90度且小于180度，并且其中内部角度为第一角度与第二向内角度之间的差。
方面50.根据方面49所述的过滤系统，其中第一角度小于第二向内角度，或者内部角度是负的。
方面51.根据方面49所述的过滤系统，其中第一角度大于第二向内角度，或内部角度是正的。
方面52.根据方面51所述的过滤系统，其中区段还包括连结第一表面和第二表面的第三表面。
方面53.根据方面49所述的过滤系统，其中第二角度大于0度且小于90度。
方面54.根据方面49所述的过滤系统，其中内部角度大小小于15度。
方面55.根据方面49所述的过滤系统，其中内部角度大小小于30度。
方面56.根据方面49所述的过滤系统，其中内部角度大小小于50度。
方面57.根据方面49所述的过滤系统，其中内部角度大小小于70度。
方面58.根据方面49所述的过滤系统，其中内部角度大小小于100度。
方面59.根据方面49所述的过滤系统，其中平均倾斜角度小于105度。
方面60.根据方面49所述的过滤系统，其中平均倾斜角度小于120度。
方面61.根据方面49所述的过滤系统，其中平均倾斜角度小于140度。
方面62.根据方面49所述的过滤系统，其中平均倾斜角度小于160度。
方面63.根据方面49所述的过滤系统，其中平均倾斜角度小于170度。
方面64.根据方面49所述的过滤系统，其中第一角度是120度并且第二向内角度是140度。
方面65.根据方面49所述的过滤系统，其中第一表面的至少一部分是凹面的。
方面66.根据方面65所述的过滤系统，其中第二表面的至少一部分是凹面的。
方面67.根据方面65所述的过滤系统，其中第二表面的至少一部分是凸面的。
方面68.根据方面49所述的过滤系统，其中第一表面的至少一部分是凸面的。
方面69.根据方面68所述的过滤系统，其中第二表面的至少一部分是凹面的。
方面70.根据方面68所述的过滤系统，其中第二表面的至少一部分是凸面的。
方面71.根据方面1所述的过滤系统，其中过滤系统包括具有第一向外表面法线的第一表面、具有第二向外表面法线的第二表面、具有第三外表面法线的第三表面、具有平均向外表面法线的平均表面，第一表面、第二表面和第三表面形成区段，第二表面将第一表面与第三表面组合，其中第一向外表面法线相对于平均向外表面法线具有第一角度，第二向外表面法线相对于平均向外表面法线具有第二角度，并且第三向外表面法线相对于平均向外表面法线具有第三角度，并且第一向内表面法线相对于平均向外表面法线具有第一向内角度，第二向内表面法线相对于平均向外表面法线具有第二向内角度，并且第三向内表面法线相对于平均向外表面法线具有第三向内角度；其中区段具有平行于平均向外表面法线测量的深度和垂直于平均向外表面法线测量的长度，其中深度或长度小于相邻储备中感兴趣对象的平均自由路径的1000倍。
方面72.根据方面71所述的过滤系统，其中第一表面被配置为在小于感兴趣对象的1000个平均自由路径的距离内散焦与第一表面交互的感兴趣对象的至少一部分的轨迹。
方面73.根据方面72所述的过滤系统，其中第一表面的至少一部分是凸面的。
方面74.根据方面71所述的过滤系统，其中第二表面被配置为在小于感兴趣对象的1000个平均自由路径的距离内聚焦与第二表面交互的感兴趣对象的至少一部分的轨迹。
方面75.根据方面74所述的过滤系统，其中第二表面的至少一部分是凹面的。
方面76.根据方面71所述的过滤系统，其中第三表面被配置为在小于感兴趣对象的1000个平均自由路径的距离内聚焦与第三表面交互的感兴趣对象的至少一部分的轨迹。
方面77.根据方面76所述的过滤系统，其中第三表面的至少一部分是凹面的。
方面78.根据方面76所述的过滤系统，其中第三表面被配置为将与第三表面交互的感兴趣对象的轨迹的至少一部分聚焦到第一表面上。
方面78.根据方面71所述的过滤系统，其中第一角度大于0度且小于180度。
方面79.根据方面78所述的过滤系统，其中第一角度大于60度且小于120度。
方面80.根据方面78所述的过滤系统，其中第一角度大于30度且小于150度。
方面81.根据方面71所述的过滤系统，其中第二角度大于0度且小于90度。
方面82.根据方面81所述的过滤系统，其中第二角度大于20度。
方面83.根据方面81所述的过滤系统，其中第二角度大于40度。
方面84.根据方面81所述的过滤系统，其中第二角度大于60度。
方面85.根据方面71所述的过滤系统，其中第三角度大于0度且小于180度。
方面86.根据方面85所述的过滤系统，其中第三角度大于40度且小于140度。
方面87.根据方面85所述的过滤系统，其中第三角度为50度。
方面88.根据方面71所述的过滤系统，其中第一表面法线具有沿指定方向的非零分量。
方面89.根据方面88所述的过滤系统，其中第一表面法线具有沿指定方向的非零且正分量。
方面90.根据方面1所述的过滤系统，其中过滤系统包括具有通向第一储备的第一开口和通向第一储备的第二开口的通道系统，其中第一开口和第二开口由通道系统扩散地耦接，其中通道系统包括至少一个输入通道和至少一个输出通道，其中第一开口包括至少一个输入通道开口，并且其中第二开口包括至少一个输出通道开口，其中第一开口是输入通道开口的总和，并且其中第二开口是输出通道开口的总和，并且其中通道系统内的所有通道在第一开口和第二开口之间扩散地耦接到通道系统内的所有其他通道。
方面91.根据方面90所述的过滤系统，其中通道系统被配置为聚焦在通道系统的至少一部分内在从第一开口到第二开口的方向上扩散的感兴趣对象的轨迹，其中聚焦发生在小于感兴趣对象的1000个平均自由路径的距离内。
方面92.根据方面91所述的过滤系统，其中聚焦至少部分地通过将两个或更多个通道沿所讨论的感兴趣对象的行进方向合并成单个通道来实现。
方面93.根据方面91所述的过滤系统，其中聚焦至少部分地通过沿通道或通道系统的长度并且在所讨论的感兴趣对象的行进方向上并且在小于感兴趣对象的1000个平均自由路径的距离内增加通道或通道系统的横截面面积来实现。
方面94.根据方面93所述的过滤系统，其中通道或通道系统的平均横截面面积沿通道的长度以增加的速率、恒定的速率或减小的速率增加。
方面95.根据方面91所述的过滤系统，其中聚焦至少部分地通过凸折射透镜实现。
方面96.根据方面90所述的过滤系统，其中通道系统被配置为散焦在通道系统的至少一部分内在从第二开口到第一开口的方向上扩散的感兴趣对象的轨迹，其中散焦发生在小于感兴趣对象的1000个平均自由路径的距离内。
方面97.根据方面96所述的过滤系统，其中散焦至少部分地通过将一个通道沿所讨论的感兴趣对象的行进方向分叉成两个或更多个通道来实现。
方面98.根据方面96所述的过滤系统，其中散焦至少部分地通过沿通道或通道系统的长度并且在所讨论的感兴趣对象的行进方向上并且在小于感兴趣对象的1000个平均自由路径的距离内减小通道或通道系统的横截面面积来实现。
方面99.根据方面98所述的过滤系统，其中通道或通道系统的平均横截面面积沿通道的长度以增加的速率、恒定的速率或减小的速率减小。
方面100.根据方面96所述的过滤系统，其中散焦至少部分地通过凹折射透镜实现。
方面101.根据方面90所述的过滤系统，其中通道系统中的通道的特性宽度小于相邻储备中感兴趣对象的最小平均自由路径的1000倍。
方面102.根据方面90所述的过滤系统，其中通过通道系统生成整体流。
方面103.根据方面90所述的过滤系统，其中进入第一开口并离开第二开口的整体流的平均方向具有沿指定方向的非零分量。
方面104.根据方面1所述的过滤系统，其中过滤系统包括通道系统，通道系统包括至少一个通道，通道包括通向第一储备的第一开口和通向第二储备的第二开口，其中通道扩散地将第一储备耦接到第二储备，通道包括至少一个区段，每个区段包括第一区段开口和第二区段开口，每个区段包括具有第一向外表面法线的第一表面、具有第二向外表面法线的第二表面、具有平均向外表面法线的平均表面，第一表面和第二表面形成区段，其中第一向外表面法线相对于平均向外表面法线具有第一角度，并且第二向外表面法线相对于平均向外表面法线具有第二角度，并且第一向内表面法线相对于平均向外表面法线具有第一向内角度，并且第二向内表面法线相对于平均向外表面法线具有第二向内角度；其中区段具有平行于平均向外表面法线测量的深度和垂直于平均向外表面法线测量的长度，其中长度小于相邻储备中感兴趣对象的平均自由路径的1000倍，并且其中区段的至少一部分中的通道的特性宽度小于该位置处感兴趣对象的最小平均自由路径的1000倍。
方面105.根据方面104所述的过滤系统，其中区段中的第一表面被配置为聚焦在从第一开口到第二开口的方向上扩散的感兴趣对象的轨迹，其中聚焦发生在小于感兴趣对象的1000个平均自由路径的距离内。
方面106.根据方面105所述的过滤系统，其中第一表面包括凹面部分。
方面107.根据方面104所述的过滤系统，其中第一表面包括凸面部分。
方面108.根据方面104所述的过滤系统，其中第二表面包括凸面部分或凹面部分。
方面109.根据方面104所述的过滤系统，其中第一角度大于零且小于90度，并且第二角度大于第一角度。
方面110.根据方面109所述的过滤系统，其中第二角度大于70度且小于110度。
方面111.根据方面109所述的过滤系统，其中第二角度大于零且小于90度。
方面112.根据方面109所述的过滤系统，其中第一角度大于0度且小于50度。
方面113.根据方面104所述的过滤系统，其中深度大于相邻储备中感兴趣对象的平均自由路径的1000倍。
方面114.根据方面104所述的过滤系统，其中深度小于相邻储备中感兴趣对象的平均自由路径的1000倍。
方面115.根据方面104所述的过滤系统，其中深度小于相邻储备中感兴趣对象的平均自由路径的100倍。
方面116.根据方面104所述的过滤系统，其中深度小于相邻储备中感兴趣对象的平均自由路径的10倍。
方面117.根据方面104所述的过滤系统，其中深度小于相邻储备中感兴趣对象的平均自由路径的1倍。
方面118.根据方面104所述的过滤系统，其中长度小于相邻储备中感兴趣对象的平均自由路径的100倍。
方面119.根据方面104所述的过滤系统，其中长度小于相邻储备中感兴趣对象的平均自由路径的10倍。
方面120.根据方面104所述的过滤系统，其中长度小于相邻储备中感兴趣对象的平均自由路径的1倍。
方面121.根据方面104所述的过滤系统，其中长度沿具有沿指定方向的非零分量的方向测量。
方面122.根据方面104所述的过滤系统，其中长度沿指定方向测量。
方面123.根据方面104所述的过滤系统，其中长度与深度的比率大于0.1。
方面124.根据方面104所述的过滤系统，其中长度与深度的比率大于1。
方面125.根据方面104所述的过滤系统，其中长度与深度的比率大于10。
方面126.根据方面104所述的过滤系统，其中第一表面法线具有沿指定方向的非零分量。
方面127.根据方面104所述的过滤系统，其中第一表面法线具有沿指定方向的非零且正分量。
方面128.根据方面104所述的过滤系统，其中感兴趣对象可以存在通过通道的相对于过滤系统的整体流。
方面129.根据方面128所述的过滤系统，其中感兴趣对象相对于过滤系统的整体流的至少一部分是由过滤系统引起的。
方面130.根据方面128所述的过滤系统，其中整体流从第一储备到第二储备。
方面131.根据方面1至103中任一项所述的过滤系统，其中第一储备形成通道的内部，其中通道宽度大于第一储备中感兴趣对象的平均自由路径的1000倍，其中通道的内壁包括至少一个过滤装置区段。
方面132.根据方面131所述的过滤系统，其中通道宽度垂直于过滤装置区段的平均表面测量。
方面133.根据方面131所述的过滤系统，其中通道宽度是通道的特性宽度，其中特性宽度是通道的最小宽度。
方面134.根据方面131所述的过滤系统，其中存在通过通道的感兴趣对象的整体流。
方面135.根据方面131所述的过滤系统，其中通道将第二储备与第三储备扩散地耦接。
方面136.根据方面1所述的过滤系统，其中感兴趣对象通过过滤装置的区段所遵循的路径的平均长度小于相邻储备中感兴趣对象的最小平均自由路径的1000倍。
方面137.根据方面1所述的过滤系统，其中感兴趣对象通过过滤装置的区段所遵循的路径的平均长度小于相邻储备中感兴趣对象的最小平均自由路径的100倍。
方面138.根据方面1所述的过滤系统，其中感兴趣对象通过过滤装置的区段所遵循的路径的平均长度小于相邻储备中感兴趣对象的最小平均自由路径的10倍。
方面139.根据方面1所述的过滤系统，其中感兴趣对象通过过滤装置的区段所遵循的路径的平均长度小于相邻储备中感兴趣对象的最小平均自由路径。
方面140.根据方面1所述的过滤系统，其中过滤系统的区段的克努森数大于0.001。
方面141.根据方面1所述的过滤系统，其中过滤系统的区段的克努森数大于0.01。
方面142.根据方面1所述的过滤系统，其中过滤系统的区段的克努森数大于0.1。
方面143.根据方面1所述的过滤系统，其中过滤系统的区段的克努森数大于1。
方面144.根据方面1所述的过滤系统，其中过滤系统内的区段沿具有沿指定方向的非零分量的方向串联布置。
方面145.根据方面144所述的过滤系统，其中过滤系统内的区段沿指定方向串联布置。
方面145.根据方面1所述的过滤系统，其中过滤系统内的区段沿平行于平均表面的维度串联布置。
方面146.根据方面144所述的过滤系统，其中在存在感兴趣对象的整体流的情况下，第二区段位于第一区段的下游方向。
方面147.根据方面1所述的过滤系统，其中过滤系统内的区段沿具有垂直于指定方向的非零分量的方向平行布置。
方面148.根据方面1所述的过滤系统，其中过滤系统内的区段沿平行于平均表面的维度平行布置。
方面149.根据方面1所述的过滤系统，其中过滤系统内的区段沿垂直于平均表面的维度平行布置。
方面150.根据方面1所述的过滤系统，其中过滤系统被配置为生成初始和瞬时处于静态边界条件的感兴趣对象的整体流或净扩散。
方面151.根据方面150所述的过滤系统，其中对于感兴趣对象的至少一部分，整体流速度具有沿指定方向的非零分量。
方面152.根据方面1所述的过滤系统，其中过滤系统被配置为在动态边界条件下相对于基线场景在大小上增加感兴趣对象的整体流速度。
方面153.根据方面152所述的过滤系统，其中过滤系统被配置为在动态边界条件下相对于基线场景沿指定方向在大小上增加感兴趣对象的整体流速度的分量。
方面154.根据方面152所述的过滤系统，其中流速度在大小上的增加包括沿指定方向的整体流的动量通量的分量的增加。
方面155.根据方面152所述的过滤系统，其中流速度在大小上的增加包括沿指定方向的整体流的动量通量的分量的增加。
方面156.根据方面1所述的过滤系统，其中过滤系统被配置为相对于基线场景减小作用在包括过滤系统的表面上的阻力的大小。
方面157.根据方面156所述的过滤系统，其中阻力是粘性阻力。
方面158.根据方面156所述的过滤系统，其中阻力具有沿指定方向的非零分量。
方面159.根据方面1所述的过滤系统，其中过滤系统被配置为生成作用在包括过滤系统的表面上的推力。
方面160.根据方面159所述的过滤系统，其中推力具有沿指定方向非零分量。
方面161.根据方面159所述的过滤系统，其中推力用于做机械功。
方面162.根据方面161所述的过滤系统，其中机械功的能量的至少一部分由与过滤系统交互的感兴趣对象的热能提供。
方面163.根据方面1所述的过滤系统，其中过滤系统位于船的外壳的表面、机身的外壳、螺旋桨叶片的表面、交通工具的表面、汽车的表面、卡车、火车或相对于流体移动的其他对象。
方面164.根据方面1所述的过滤系统，其中感兴趣对象和过滤系统之间的交互包括镜面反射。
方面165.根据方面1所述的过滤系统，其中感兴趣对象和过滤系统之间的交互包括漫反射。
方面166.一种与第一储备中的感兴趣对象交互的方法，包括：提供根据方面1至165中任一项所述的过滤装置，其中感兴趣对象能够与过滤装置交互。
方面167.一种将感兴趣对象从第一储备传输到第二储备的方法，包括：提供根据方面104至130中任一项所述的过滤装置，其中感兴趣对象能够通过过滤装置从第一储备扩散到第二储备，反之亦然。
方面167.一种将感兴趣对象从第一储备传输到第二储备的方法，包括：提供根据方面131至135中任一项所述的过滤装置，其中感兴趣对象能够通过过滤装置从第二储备扩散到第三个储备，反之亦然。
除非具体说明或从上下文中清楚，否则术语“或”在本文中等同于“和/或”。
本文中描述的实施例和方法仅旨在举例说明和说明本发明的原理。本发明可以以几种不同的方式实施并且不限于本文中描述的或附图中描绘的示例、实施例、布置、配置或操作方法。这也适用于其中仅描述或描绘了一个实施例的情况。本领域技术人员将能够设计出许多虽然本文未示出或描述但体现了本发明的原理并因此在本发明的精神和范畴内的替代示例、实施例、布置、配置或操作方法。
上面的详细描述包括对附图的参考，这些附图形成了详细描述的一部分。附图通过图示的方式示出了可以实践本发明的具体实施例。这些实施例在本文中也被称为“示例”。这样的示例可以包括除了那些示出或描述的元素之外的元素。然而，本发明人还考虑了其中仅提供那些示出或描述的元素的示例。此外，本发明人还考虑了使用所示出或描述的那些元素(或其一个或多个方面)的任何组合或排列的示例，无论是相对于特定示例(或其一个或多个方面)，还是相对于在本文中示出或描述的其他示例(或其一个或多个方面)。
如果本文档与通过引用被并入的任何文档之间的用法不一致，则以本文档中的用法为准。
在本文档中，如专利文档中常见的那样，术语“一个(a)”或“一个(an)”用于包括一个或多于一个，独立于“至少一个”或“一个或更多个”的任何其他实例或用法。在本文档中，术语“或”用于指代非排他性的或，因此“A或B”包括“A但不是B”、“B但不是A”和“A和B”，除非另有指示。在本文档中，术语“包括(including)”和“其中(in which)”被用作相应术语“包括(comprising)”和“其中(where)”的简单英语等价物。此外，在以下权利要求中，术语“包括(including)”和“包括(comprising)”是开放式的，即包括除了在权利要求中的这种术语之后列出那些的元素之外的元素的系统、设备、物品、组合物、制剂或流程仍被视为落入该权利要求的范畴。此外，在以下权利要求中，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅用作标签，并不旨在对其对象施加数字要求。
以上描述旨在说明性而非限制性的。例如，上述示例(或其一个或多个方面)可以彼此组合使用。可以例如由本领域普通技术人员在阅读以上描述后使用其他实施例。提供摘要是为了使读者能够快速确定技术公开的性质。摘要的提交应理解为它不会被用来解释或限制权利要求的范畴或含义。此外，在以上具体实施方式中，可以将各种特征组在一起以简化本公开。这不应被解释为意味着未要求保护的公开特征对于任何权利要求都是必不可少的。相反，发明主题可能不在于特定公开的实施例的所有特征。因此，以下权利要求在此作为示例或实施例并入具体实施方式中，每个权利要求作为其单独的实施例独立存在，并且预期这些实施例可以以各种组合或排列彼此组合。本发明的范畴应参照所附权利要求以及这些权利要求所享有的等同物的全部范畴来确定。

Claims (46)

1.一种过滤系统，其中所述过滤系统被配置为与介质中的感兴趣对象以其中与所述过滤系统交互的感兴趣对象的动量的平均净变化率和在基线场景中与基线过滤系统交互的感兴趣对象的动量的所述平均净变化率之间的差在指定方向上具有非零分量的方式交互，其中包括所述感兴趣对象的所述介质形成第一储备。
2.根据权利要求1所述的过滤系统，其中所述差沿所述指定方向的所述分量能够是负的。
3.根据权利要求1所述的过滤系统，其中感兴趣对象的组包括粒子、光子、电子、原子、分子、尘埃粒子、花粉、气溶胶、烟灰粒子、冰粒子、水滴、带电粒子、离子以及准粒子，例如半导体中的电子空穴。
4.根据权利要求1所述的过滤系统，其中所述感兴趣对象的组包括虚拟粒子，例如虚拟光子、虚拟电子、虚拟正电子。
5.根据权利要求1所述的过滤系统，其中所述感兴趣对象的组包括波、声波、海波、引力波、地震波、声子、纵波、横波、可极化波。
6.根据权利要求1所述的过滤系统，其中介质能够是气体、液体、固体、等离子体、真空、电导体、半导体。
7.根据权利要求1所述的过滤系统，其中能够存在感兴趣对象相对于所述过滤系统的整体流。
8.根据权利要求7所述的过滤系统，其中感兴趣对象相对于所述过滤系统的所述整体流的至少一部分是由所述过滤系统引起的。
9.根据权利要求1所述的过滤系统，其中感兴趣对象和所述过滤系统之间的交互包括镜面反射。
10.根据权利要求1所述的过滤系统，其中感兴趣对象和所述过滤系统之间的交互包括漫反射。
11.根据权利要求1所述的过滤系统，其中平均净动量变化的所述差包括相对于所述基线场景的感兴趣对象的速度矢量的平均净变化的差，其中与所述基线场景相比，感兴趣对象的所述速度矢量的所述平均净变化沿所述指定方向的所述分量更大。
12.根据权利要求1所述的过滤系统，其中所述过滤系统包括具有第一向外表面法线的第一表面、具有第二向外表面法线的第二表面、具有平均向外表面法线的平均表面，所述第一表面和所述第二表面形成区段，
其中所述第一向外表面法线相对于所述平均向外表面法线具有第一角度，并且所述第二向外表面法线相对于所述平均向外表面法线具有第二角度，并且所述第一向内表面法线相对于所述平均向外表面法线具有第一向内角度，并且所述第二向内表面法线相对于所述平均向外表面法线具有第二向内角度，
其中所述区段具有平行于所述平均向外表面法线测量的深度和垂直于所述平均向外表面法线测量的长度，其中长度小于相邻储备中感兴趣对象的平均自由路径的1000倍。
13.根据权利要求12所述的过滤系统，其中所述第一角度大于零且小于90度，并且所述第二角度大于所述第一角度。
14.根据权利要求13所述的过滤系统，其中所述第二角度大于70度且小于110度。
15.根据权利要求12所述的过滤系统，其中所述深度小于相邻储备中感兴趣对象的所述平均自由路径的1000倍。
16.根据权利要求12所述的过滤系统，其中所述长度沿具有沿所述指定方向的非零分量的方向测量。
17.根据权利要求12所述的过滤系统，其中所述第一表面法线具有沿所述指定方向的非零且正分量。
18.根据权利要求12所述的过滤系统，其中所述第一表面被配置为在小于感兴趣对象的1000个平均自由路径的距离内聚焦与所述第一表面交互的感兴趣对象的轨迹的至少一部分。
19.根据权利要求18所述的过滤系统，其中所述第一表面包括凹面部分。
20.根据权利要求12所述的过滤系统，其中所述第一角度大于90度且小于180度，并且其中所述第二角度大于0度且小于180度，并且
其中平均倾斜角度是所述第一角度和所述第二向内角度的平均值，其中所述平均倾斜角度大于或等于90度且小于180度，并且
其中内部角度为所述第一角度与所述第二向内角度之间的所述差。
21.根据权利要求20所述的过滤系统，其中所述第一角度小于所述第二向内角度。
22.根据权利要求20所述的过滤系统，其中所述第一角度大于所述第二向内角度。
23.根据权利要求22所述的过滤系统，其中区段还包括连结所述第一表面和所述第二表面的第三表面。
24.根据权利要求20所述的过滤系统，其中所述内部角度大小小于50度。
25.根据权利要求20所述的过滤系统，其中所述平均倾斜角度小于140度。
26.根据权利要求20所述的过滤系统，其中所述第一表面的至少一部分是凹面的。
27.根据权利要求20所述的过滤系统，其中所述第二表面的至少一部分是凹面的。
28.根据权利要求1所述的过滤系统，其中所述过滤系统包括通道系统，所述通道系统包括至少一个通道，所述通道包括通向第一储备的第一开口和通向第二储备的第二开口，其中所述通道扩散地将所述第一储备耦接到所述第二储备，
所述通道包括至少一个区段，每个区段包括第一区段开口和第二区段开口，每个区段包括具有第一向外表面法线的第一表面、具有第二向外表面法线的第二表面、具有平均向外表面法线的平均表面，所述第一表面和所述第二表面形成所述区段，
其中所述第一向外表面法线相对于所述平均向外表面法线具有第一角度，并且所述第二向外表面法线相对于所述平均向外表面法线具有第二角度，并且所述第一向内表面法线相对于所述平均向外表面法线具有第一向内角度，并且所述第二向内表面法线相对于所述平均向外表面法线具有第二向内角度，
其中所述区段具有平行于所述平均向外表面法线测量的深度和垂直于所述平均向外表面法线测量的长度，其中所述长度小于相邻储备中感兴趣对象的所述平均自由路径的1000倍，并且其中区段的至少一部分中的通道的特性宽度小于该位置处感兴趣对象的最小平均自由路径的1000倍。
29.根据权利要求28所述的过滤系统，其中区段中的所述第一表面被配置为聚焦在从第一开口到所述第二开口的所述方向上扩散的感兴趣对象的所述轨迹，其中所述聚焦发生在小于所述感兴趣对象的1000个平均自由路径的距离内。
30.根据权利要求29所述的过滤系统，其中所述第一表面包括凹面部分。
31.根据权利要求28所述的过滤系统，其中所述第一角度大于零且小于90度，并且所述第二角度大于所述第一角度。
32.根据权利要求28所述的过滤系统，其中所述深度小于相邻储备中感兴趣对象的所述平均自由路径的1000倍。
33.根据权利要求28所述的过滤系统，其中所述长度沿具有沿所述指定方向的非零分量的方向测量。
34.根据权利要求1所述的过滤系统，其中所述第一储备形成通道的内部，其中所述通道特性宽度大于所述第一储备中感兴趣对象的所述平均自由路径的1000倍，其中所述通道的内壁包括至少一个过滤装置区段。
35.根据权利要求34所述的过滤系统，其中存在通过所述通道的感兴趣对象的整体流。
36.根据权利要求34所述的过滤系统，其中所述通道将第二储备与第三储备扩散地耦接。
37.根据权利要求1所述的过滤系统，其中过滤系统的区段的克努森数大于0.001。
38.根据权利要求1所述的过滤系统，其中过滤系统内的区段沿具有沿所述指定方向的非零分量的方向串联布置。
39.根据权利要求38所述的过滤系统，其中在存在感兴趣对象的整体流的情况下，第二区段位于第一区段的下游方向。
40.根据权利要求1所述的过滤系统，其中过滤系统内的区段沿具有垂直于所述指定方向的非零分量的方向平行布置。
41.根据权利要求1所述的过滤系统，其中过滤系统被配置为相对于基线场景减小作用在包括所述过滤系统的表面上的阻力的大小。
42.根据权利要求1所述的过滤系统，其中过滤系统被配置为生成作用在包括所述过滤系统的表面上的推力。
43.根据权利要求42所述的过滤系统，其中所述推力用于做机械功。
44.根据权利要求43所述的过滤系统，其中所述机械功的能量的至少一部分由与所述过滤系统交互的感兴趣对象的热能提供。
45.根据权利要求1所述的过滤系统，其中所述过滤系统位于船的外壳的表面、机身的外壳、螺旋桨叶片的表面、交通工具的表面、汽车的表面、卡车、火车或相对于流体移动的其他对象。
46.一种与第一储备中的感兴趣对象交互的方法，包括：提供根据权利要求1所述的过滤装置，其中感兴趣对象能够与所述过滤装置交互。
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