Evolution and stability of shock waves in dissipative gases characterized by activated inelastic collisions
之前的实验表明，通过耗散气体驱动的冲击波可能会变得不稳定，例如，在颗粒气体和经历强驰豫效应的分子气体中。控制这些不稳定性的机制还没有得到很好的理解。我们成功地分离和研究了活塞驱动冲击波传播到介质中的典型问题，其特征在于非弹性碰撞过程的不稳定性。我们对待标准模型的颗粒气体，其中粒子碰撞被视为非弹性常数恢复恢复系数。非弹性在足够强的碰撞中被激活。对30，000个粒子进行了分子动力学模拟。我们发现，所有的冲击波研究变得不稳定，与密度不均匀性形成的弛豫区。发现这些手指的波长与特征弛豫厚度相当。用解析和数值方法得到了弹性碰撞和非弹性碰撞的冲击Hugoniot曲线。对这些曲线的分析表明，不稳定性不是Bethe-Zeldovich-Thompson或Dyakov-Kontorovich类型。对具有相同热力学历史的对流流体元中的激波弛豫率和成团率的分析结果优于均匀颗粒气体的成团不稳定性。相反，早期瞬态演化的波重建表明，不稳定性的发作发生在重新加压的气体后，在铅冲击后面的介质的初始松弛。这种再加压在存在强密度梯度的情况下产生内部压力波。这表明不稳定性的机制更可能是产生涡的Richtmyer-Meshkov型，依赖于瞬态松弛期间内压波发展的作用。
2015-01-14 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Critical behavior of two freely evolving granular gases separated by an adiabatic piston
考虑两个被绝热活塞分离的颗粒气体，它们最初处于相同的宏观状态。研究发现，在该体系中发生了具有自发对称性破缺的相变。当活塞的质量增加超过临界值时，活塞移动到与系统中间不同的静止位置。过渡是准确地描述了一个简单的动力学模型，考虑到活塞的速度波动。有趣的是，最终状态的特征不是子系统的温度相等，而是冷却速率相同。一些相关的后果，这一功能进行了讨论。
2010-09-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Relative entropy of freely cooling granular gases. A molecular dynamics study
尽管最初的玻尔兹曼$H$定理适用于弹性碰撞，但它对非弹性情形的严格推广仍然缺乏。尽管如此，它已在文献中阐明，相对于均匀冷却状态（HCS）的速度分布函数的相对熵代表一个足够的非平衡类熵功能的孤立的自由冷却颗粒气体。在这项工作中，我们提出了分子动力学的结果加强了这一猜想，并拒绝选择麦克斯韦的HCS作为参考分布。这些结果是定性预测的简化理论玩具模型。此外，麦克斯韦恶魔般的速度反演模拟实验突出了微观的颗粒气体动力学的不可逆性，监测的相对熵，其中一个短的“反动力学”的瞬态政权出现近弹性碰撞。
2021-06-08 cond-mat.soft
Translational and rotational non-Gaussianities in homogeneous freely evolving granular gases
针对颗粒气体建模中粗糙度的影响问题，采用Sonine近似研究非弹性粗糙颗粒组成的自由演化均匀颗粒气体的均匀基态，构建了涵盖球、盘情形的通用理论，确定其速度分布的非高斯性并通过模拟验证。
2023-07-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Hydrodynamic Burnett equations for inelastic Maxwell models of granular gases
对广义非弹性Maxwell模型，精确地计算了流体动力学Burnett方程和相应的输运系数。在这些模型中，单粒子分布函数服从非弹性玻尔兹曼方程，与速度无关的碰撞率与温度的$γ$幂成比例。压力张量和热通量得到二阶的流体动力场的空间梯度的显式表达式的所有伯内特输运系数的函数的$γ$，正常恢复系数，和系统的维数。某些在弹性限度中以简单方式相关的输运系数在非弹性情况下变得解耦。作为一个副产品，现有的结果在文献中的三维弹性系统恢复，并推广到任何尺寸的系统。本结果的结构被用来估计非弹性硬球的Burnett系数。
2014-05-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Strongly inelastic granular gases
在一个Sonine多项式级数周围的麦克斯韦的均匀冷却状态（HCS）的速度分布函数的扩展被证明是发散的，虽然Borel可扩展。HCS的收敛展开已被设计和用于获得HCS速度分布函数和（使用它）的线性输运系数的三维单分散颗粒气体的光滑非弹性球，正常恢复系数的所有物理值。结果与DSMC模拟结果非常吻合。
2006-12-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Interplay between polydispersity, inelasticity, and roughness in the freely cooling regime of hard-disk granular gases
考虑了由非弹性粗糙硬磁盘组成的多分散颗粒气体。重点放在动力学理论推导的部分能量生产率和总冷却速率的函数的部分密度和温度（平移和旋转）和参数的混合物（质量，直径，惯性矩，和相互系数的正常和切向恢复）。结果适用于均匀冷却状态的系统和相关的非均分的能量之间的不同组件和自由度。它被发现，磁盘通常呈现出较强的旋转平移不均分，但较弱的组件组件不均分比球体。一个值得注意的“拟态”的效果被揭开，根据该多分散气体的磁盘具有共同的值的恢复恢复系数和减少的转动惯量可以从一个单分散气体中的旋转平移能量不均分的程度是什么区别。该效应要求组分$i$的盘的质量与$2σ_i+\langleσ\rangle$近似成比例，其中$σ_i$是盘的直径，$\langleσ\rangle$是平均直径。
2018-07-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Nontrivial Velocity Distributions in Inelastic Gases
我们使用玻尔兹曼方程研究自由演化和强迫非弹性气体。我们考虑均匀的碰撞率，并得到有效的任意空间维数d和任意耗散系数ε的分析结果。在自由演化的情况下，我们发现，速度分布代数衰减，P（v，t）~ v^{-sigma}足够大的速度。我们推导出指数sigma（d，n），它表现出对d和n的非平凡依赖性。在强迫的情况下，速度分布接近一个稳定的状态与高斯大的速度尾巴。
2001-11-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech nlin.CG
Formation of singularities in solutions to ideal hydrodynamics of freely cooling inelastic gases
本文研究了具有守恒质量、总能量和有限惯性动量的理想颗粒流体动力学双曲方程组的解，证明了对于绝热指数$γ\le 1+\frac{2}{n}.$，这些解在任何空间维$n$中在有限时间内一般失去初始光滑性。在一个-在一维情形下，我们引入了一个只依赖于包含原点的球外空间坐标的解，并证明了在相当大的对初始数据的一般假设在时间上也不可能是全球性的。然后，我们构造一个精确的轴对称解与可分离的时间和空间变量具有强奇异性的密度分量开始从初始时刻的时间，而其他组件的解决方案最初是连续的。
2011-07-02 cond-mat.soft math-ph math.AP
Stationary states and energy cascades in inelastic gases
我们在非弹性气体中发现了一类一般的非平凡定态，由于耗散，能量从大速度尺度转移到小速度尺度。这些稳定状态存在于任意碰撞规则和任意维数。它们的特征是具有代数高能尾的稳态速度分布f（v），f（v）~ v^{-sigma}。指数σ解析地得到，它随着空间维度、表征碰撞率的均匀性指数和恢复系数而连续变化。我们观察到这些稳态的数值模拟中，能量注入到系统中不经常推动粒子到高速度。我们建议，这些国家可以实现实验驱动颗粒系统。
2004-11-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech nlin.CD
Gravity-driven Poiseuille Flow in Dilute Gases. Elastic and Inelastic Collisions
动力学理论工具（玻尔兹曼方程和动力学模型）的重力驱动的Poillille流与粒子碰撞的弹性（平面和圆柱形几何形状）或非弹性（平面几何形状）的流体动力学轮廓的概述。通过重力加速度的二阶得到的结果表明，在平均自由程量级的距离上，Navier-Stokes预测是定性不正确的，特别是在温度剖面的情况下
2004-12-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Hydrodynamics of granular gases of inelastic and rough hard disks or spheres. II. Stability analysis
本文研究了具有常法向（$α$）和切向（$β$）恢复系数的非弹性和粗糙硬磁盘或球的稀颗粒气体在均匀冷却状态附近线性扰动下的稳定性条件。本文对Navier-Stokes-Fourier流体动力学方程组在平动（$d_t$）和转动（$d_r$）自由度下进行了形式上精确的线性稳定性分析，得到了相应文献[A. Megias和A. Santos，“非弹性和粗糙硬盘或球体的颗粒气体的流体动力学。I.采用传输系数，”Phys.Rev.E104，034901（2021）]。已知的硬球[V. Garzó，A. Santos和G. M. Kremer，Phys. Rev. E 97，052901（2018）]通过设置$d_t=d_r=3$恢复，同时获得硬盘的新结果（$d_t=2$，$d_r=1$）。在后一种情况下，在$(α,β)$参数空间中发现了一个高非弹性的特殊区域，在该区域内与纵模相关的临界波数发散。与事件驱动的分子动力学模拟硬盘在$α=0.2$稀释系统的比较表明，这个理论区域的绝对不稳定性可能是一个人工制品的外推到高非弹性的近似在推导的传输系数，虽然它的信号收缩的条件稳定。然而，在中度非弹性（$α=0.7$）的情况下，发现理论预测与模拟结果之间具有良好的一致性。
2021-09-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Hydrodynamics of granular gases of inelastic and rough hard disks or spheres. I. Transport coefficients
在统一的框架下，得到了具有常法向（$α$）和切向（$β$）恢复系数的非弹性粗糙硬磁盘或球体的稀薄颗粒气体输运系数随平移（$d_t$）和旋转（$d_r$）自由度的变化关系.推导是通过的查普曼-Enskog方法与Sonine近似，其中，与以前的方法相比，角速度的参考分布函数不需要指定。通过设置$d_t=d$并正式取极限$d_r\to 0$，恢复了纯光滑$d$维粒子的著名情况。此外，还推广了前人的结果[G. M. Kremer，A. Santos，and V. Garzó，Phys. Rev. E 90，022205（2014）]通过采用$d_t=d_r=3$重新获得硬球的新结果，而通过选择$d_t=2$，$d_r=1$获得硬盘气体的新结果。得到并讨论了奇异拟光滑极限（$β\to -1$）和保守Pidduck气体（$α=β=1$）.
2021-09-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Driven and undriven states of multicomponent granular gases of inelastic and rough hard disks or spheres
从最近推导的能量产生率的平移和旋转自由度的数量，不同的颗粒温度的气体混合物的非弹性和粗糙的磁盘或球体进行了比较研究。考虑了均匀自由冷却状态和随机恒温器驱动状态。结果发现，每个粒子的碰撞松弛数一般是较小的磁盘比球，平均角速度松弛更迅速的温度比。在非驱动系统的渐近状态下，旋转平移不均分在圆盘中比在球体中更强，而它几乎不依赖于驱动系统中的粒子类别。另一方面，组件组件的非均分的程度是较高的球体比磁盘，无论是驱动和非驱动系统。模拟效应（多组分气体模仿单组分气体的旋转-平移温度比）的研究也进行了。
2019-06-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
On the mean square displacement of intruders in freely cooling granular gases
我们计算的均方位移（MSD）的入侵者沉浸在一个自由冷却的颗粒状气体组成的光滑的非弹性硬球。在一般情况下，入侵者和颗粒气体的颗粒被假定为具有不同的机械性能，这意味着非均分的能量必须占在扩散系数$D$的计算。在流体动力学制度中，冷却颗粒气体的颗粒温度$T$的时间衰减已知由哈夫定律决定;入侵者的碰撞频率的相应衰减需要扩散系数$D$的时间减小。明确的知识，这种时间依赖性，使我们能够确定MSD通过整合相应的扩散方程。在以前的研究中的自扩散（入侵者机械相当于气体粒子）和布朗极限（入侵者的质量远远大于粮食的质量），我们发现对数时间依赖的MSD作为一个后果的哈夫定律。在对数时间增长之外，我们发现MSD以高度复杂的方式依赖于力学系统参数。为了解释所观察到的行为，我们详细分析了入侵者的随机行走，由与硬球碰撞引起的各向异性偏转中断的弹道位移组成。我们还表明，MSD可以被认为是从一个等效的随机行走各向同性，不相关的步骤。
2022-06-22 cond-mat.soft
Non-Newtonian granular hydrodynamics. What do the inelastic simple shear flow and the elastic Fourier flow have in common?
我们描述了一类特殊的定常Couette流在稀颗粒气体承认强耗散的非牛顿流体动力学描述。当粘性加热正好平衡非弹性冷却时，会产生均匀的热通量。它包括普通气体的傅立叶流动和作为特殊情况的颗粒气体的简单或均匀剪切流动（USF）。流变函数具有与USF中相同的值，并且可以确定广义导热系数。这些点证实了分子动力学模拟，蒙特卡罗模拟的玻尔兹曼方程，和分析结果从格拉德的13矩法。
2010-01-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Mpemba-like effect protocol for granular gases of inelastic and rough hard disks
我们研究的条件下，Mpemba效应出现在颗粒气体的非弹性和粗糙的硬盘驱动的一类恒温器，其特征在于分裂成平移和旋转对应的噪声强度。因此，粒状颗粒受到随机力和随机扭矩的影响，分别注入平移和旋转能量。我们认识到，这类恒温器的某种选择可以仅由总强度和转移到相对于平移自由度的旋转自由度的噪声的分数来表征。首先，Mpemba效应的特征在于所考虑的样品的温度曲线之间的交叉的外观。后来，一个过冲的温度演变相对于稳态值被观察到，并改变了Mpemba效应产生的机制。参数的选举允许设计合理的协议的基础上，这些恒温器产生的初始状态，观察Mpemba样效应的实验。为了获得明确的结果，我们使用一个有充分根据的麦克斯韦近似的演化动力学和稳态量。最后，将理论结果与直接模拟Monte Carlo和分子动力学结果进行了比较，发现两者吻合得很好。
2022-10-11 cond-mat.soft
Kinetic Theory and Memory Effects of Homogeneous Inelastic Granular Gases under Nonlinear Drag
我们研究了一个稀颗粒气体浸没在一个热浴中，热浴由质量比颗粒小得多的小颗粒组成。假设颗粒具有非弹性和硬相互作用，在碰撞中损失能量，由恒定的正常恢复系数来解释。与热浴的相互作用是由一个非线性阻力加上白噪声随机力建模。该系统的动力学理论是由Enskog-Fokker-Planck方程描述的单粒子速度分布函数。为了得到温度老化和稳态的明确结果，Maxwell近似和第一Sonine近似。后者考虑了过剩峰度与温度的耦合。理论预测进行了比较，直接模拟蒙特卡罗和事件驱动的分子动力学模拟。虽然很好的结果颗粒温度从麦克斯韦近似，一个更好的协议，特别是作为非弹性和阻力非线性增加，发现当使用第一Sonine近似。此外，后一种近似对于解释记忆效应（如Mpemba和Kovacs效应）至关重要。
2022-10-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A universal scaling law for the evolution of granular gases
干燥的、自由演化的颗粒状物质在稀气态下仅由于耗散相互作用而聚结成致密的团簇。这种成团转变对于从天体物理学到宇宙学的许多问题都很重要。在这里，我们表明，稀释，自由冷却的颗粒气体的演变是由惯性流和热速度的比率，即马赫数在一个普遍的方式。对颗粒纳维-斯托克斯方程的理论计算和直接数值模拟表明，无论恢复系数、密度或初速度分布如何，密度涨落都遵循与系统马赫数的普适二次关系。我们发现，集群表现出无标度动力学，但集群状态变得可观察的马赫数约为$\mathcal{O}(1)$。我们的结果提供了一种方法来确定年龄的颗粒气体和预测宏观外观的集群。
2015-10-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
On the equivalence of the freely cooling granular gas to the sticky gas
研究了恢复系数与速度有关的自由冷却颗粒气体的一维流动。当碰撞粒子的相对速度小于速度标度$δ$时，恢复系数变得接近弹性。不同的统计量，即密度分布，占据和空团簇长度分布，空间密度和速度关联函数，得到使用事件驱动的分子动力学模拟。我们将这些与粘性气体（恢复恢复系数为零的非弹性气体）的相应量进行比较。我们发现，在不均匀的冷却制度，时间小于交叉时间$t_1$，其中$t_1 \sim δ^{-1}$，颗粒气体的行为是等效的粘性气体。当$δ\rt 0$，然后$t_1 \rt \infty$，因此，结果支持早期的主张，自由冷却的非弹性气体描述的无粘Burgers方程。对于具有有限$δ$的真实颗粒气体，时间尺度$t_1$的存在表明，对于大的时间，颗粒气体不是由无粘Burgers方程描述的。
2009-01-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Uniform shear flow in dissipative gases. Computer simulations of inelastic hard spheres and (frictional) elastic hard spheres
在前面的论文中，（cond-mat/0405252），我们已经阐明，非弹性硬球（IHS）的稀气体的主要输运性质可以被弹性硬球（EHS）的等效气体满意地捕获，假设后者处于有效阻力的作用下，并且它们的碰撞率减小因子$(1+α)/2$（其中$α$是正常恢复的常数系数）。在本文中，我们测试上述期望在一个典型的非平衡态，即简单或均匀的剪切流，通过执行Monte Carlo计算机模拟的Boltzmann方程的两类耗散气体的耗散范围$0.5\leq α\leq 0.95$和两个值的施加的剪切速率$a$。从局部平衡态的稳态速度分布的失真是由剪切应力，法向应力差，冷却速率，第四和第六累积量，和分布本身的形状测量。特别是，模拟结果似乎是一致的高速尾指数过剩。如果采用$α\gtrsim 0.7$，EHS结果通常很难与IHS结果区分开来，因此IHS气体的独特特征（较高的各向异性和过量）仅在相对较高的耗散率下表现出来
2005-08-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Sonine approximation for collisional moments of granular gases of inelastic rough spheres
我们考虑了一个稀薄的颗粒气体硬球碰撞非弹性系数的正常和切向恢复$α$和$β$，分别。表征线速度（$\mathbf{v}$）和角速度（$\bmω$）的分布函数$f(\mathbf{v},\bmω)$的基本量是定义平移温度（$T^\text{tr}$）和旋转温度（$T^\text{rot}$）的二阶矩。$f$与由$T^\text{tr}$和$T^\text{rot}$参数化的麦克斯韦分布的偏差可以通过与四阶速度矩相关的累积量来测量。本文的主要目的是评价这些第二和第四度的时刻通过Sonine近似的碰撞率的变化。结果随后被应用到计算的温度比$T^\text{rot}/T^\text{tr}$和两个范例状态的累积量：均匀冷却状态和均匀的稳态驱动的白噪声随机恒温器。在这两种情况下发现，麦克斯韦近似的温度比不偏离Sonine预测太多。另一方面，由累积量测量的非麦克斯韦性质不能被忽略，特别是在中等和小粗糙度的均匀冷却状态下。此外，在该状态下，与平移速度直接相关的累积量在准光滑极限$β\to -1$中不同于纯光滑球的准光滑极限（$β=-1$）。这种奇异行为与均匀冷却状态的不稳定特性直接相关，因此在随机恒温器情况下不存在。
2011-03-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
High-Energy Tail of the Velocity Distribution of Driven Inelastic Maxwell Gases
考虑了一个由$N$粒子群组成的均匀驱动耗散系统模型，该模型的特征仅在于粒子的速度。采用离散时间动力学方法，在每个时间步随机选取一对速度。它们以$p$的概率进行非弹性碰撞。利用概率$(1-p)$，通过根据$v\rightarrow -r_w v +η$独立地改变两个粒子的速度来改变系统的能量，其中$η$是针对每个粒子以及在每个时间步长独立地绘制的高斯噪声。对于$r_w=- 1$的情况，尽管在$O(N)$的时间步长之后系统的能量似乎饱和（指示稳定状态），但是在$O(N^2)$的时间步长之后它随时间线性增长，指示最终稳定状态的不存在。对于$ -1 <r_w \leq 1$，系统达到稳定状态，其中每个粒子的平均能量和速度的相关性被精确地获得。在大$N$的热力学极限下，得到了矩母函数的精确表达式。在近弹性碰撞和弱能量注入的限制下，速度分布为高斯分布。否则，对于$|r_w| < 1$，速度分布的高能量尾部是高斯的，具有不同的方差，而对于$r_w=+1$，速度分布具有指数尾部。
2014-01-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Kullback--Leibler Divergence of a Freely Cooling Granular Gas
对于孤立的自由冷却颗粒气体，找到与非弹性玻尔兹曼方程相关联的适当的类熵李雅普诺夫泛函仍然是一个未解决的挑战。原来的$H$定理假设不适合这里和$H$功能提出了一些额外的措施的问题，解决了从实际分布的参考速度分布函数的Kullback-Leibler分歧（KLD）。在KLD的参考分布的正确选择是至关重要的，后者有资格或不作为一个李雅普诺夫功能，渐近“均匀冷却状态”（HCS）分布是一个潜在的候选人。由于缺乏一个正式的证明远离准弹性极限，这项工作的目的是支持这一猜想的分子动力学模拟的非弹性硬盘和球体在很宽的范围内的恢复系数（$α$）和不同的初始条件。我们的结果拒绝麦克斯韦分布作为一个可能的参考，而他们加强了HCS之一。此外，KLD用于测量使用前者而不是后者时丢失的信息量，揭示了与$α$的非单调依赖性。
2020-11-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The Inelastic Maxwell Model
在随机碰撞过程的框架内研究非弹性气体的动力学。相应的玻尔兹曼方程与均匀的碰撞率解析求解的气体，杂质和混合物。通常，能量耗散导致与弹性情况的显著偏离。具体地说，速度分布有人口过剩的高能量的尾巴和不同的速度分量相关。在自由冷却的情况下，速度分布发展的代数高能量的尾巴，与指数，依赖于敏感的尺寸和程度的耗散。速度分布的矩表现出多尺度渐近行为，自相关函数随时间代数衰减。在强迫情况下，稳态速度分布在大速度下呈指数衰减。浸入均匀非弹性气体中的杂质可能会也可能不会模仿背景的行为，而偏离背景行为的特征在于一系列的相变。
2003-01-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Driven inelastic Maxwell gases
我们考虑非弹性麦克斯韦模型，它由一组粒子组成，这些粒子的特征仅在于它们的速度，并通过二元碰撞和外部驱动来演化。在任何时刻，一个粒子与其余粒子碰撞的可能性都是相等的。系统在连续时间内演化，相互碰撞和驱动被视为分别具有速率$τ_c^-{1}$和$τ_w^{-1}$的点过程。相互碰撞保持动量守恒，并且是非弹性的，具有恢复系数$r$。由于驱动，具有速度$v$的粒子的速度变化被认为是$Δv=-(1+r_w) v+η$，模仿与振动壁的碰撞，其中$r_w$是粒子与“壁”的恢复系数，并且$η$是高斯白噪声。由$\frac{dv}{dt}=-Γv+η$给出的Ornstein-Uhlenbeck驱动机制是驱动模型为点过程的一个特例。使用连续和离散的版本，我们表明，虽然一个粒子和两个粒子的速度分布函数的方程不关闭，联合演化方程的方差和两个粒子的速度相关函数关闭。利用方差的精确公式，我们发现，对于$r_w\ne-1$，系统进入稳态。另一方面，对于$r_w=-1$，系统不具有稳态。类似地，对于具有$Γ\not=0$的Ornstein-Uhlenbeck驱动，系统进入稳态，而对于纯扩散驱动（$Γ=0$），系统不具有稳态。
2015-07-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Granular gases in mechanical engineering: on the origin of heterogeneous ultrasonic shot peening
采用非弹性硬球模型，在圆柱形腔室中，通过振动的底壁（声极）使硬球在引力场中流化，观察和分析了超声喷丸过程的行为。当弹丸与侧壁的碰撞变为非弹性且耗散恒定时，会出现明显的不均匀分布。这种效应比圆柱体上边界碰撞引起的简单不均匀性大一个数量级。可变的恢复系数使模拟更接近一般的观察，并允许调查的喷丸制度与不断变化的射击密度。我们在这个模型中计算其他物理量（冲击速度，冲击角，温度和密度分布），这些物理量受球体数量$N$的影响。
2005-12-27 cond-mat.soft
Exact transport coefficients from the inelastic rough Maxwell model of a granular gas
针对颗粒气体非弹性粗糙硬球模型复杂难求解的问题，提出更易处理的非弹性粗糙麦克斯韦模型，得到其Navier–Stokes–Fourier输运系数的精确表达式，揭示内在耦合关系，为改进相关近似提供见解。
2024-06-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Evolution of shock instability in granular gases with viscoelastic collisions
粒状介质中的冲击已被证明会产生不稳定性。我们解决的作用，冲击发展的早期阶段对这种类型的不稳定性。我们看看在一个稀释系统的光滑非弹性磁盘，使用离散粒子和连续模拟的活塞驱动的冲击波的演变。为了模拟真实的粒状气体，粘弹性碰撞近似为发生非弹性碰撞所需的冲击速度阈值$u^*$。我们表明，冲击演化的行为是依赖于活塞速度的比例，冲击速度阈值$u_p/u^*$，和恢复系数$\varepsilon$。对于$u_p/u^*=2.0$，我们恢复冲击演化行为类似于在纯非弹性介质中观察到的。其特征在于，在获得展开结构之前，冲击波阵面拉向活塞的时间很短。未观察到$u_p/u^*=1.0$回撤。结果表明，这些较强的冲击，在这一发展阶段的不稳定性的开始。这些结果表明，激波演化的早期阶段在激波不稳定性中起着重要的作用。
2014-09-04 cond-mat.soft
Influence of correlations on the velocity statistics of scalar granular gases
本文用分子动力学、非弹性赝Maxwell模型和晶格模型研究了一维非弹性粒子的自由演化，着重讨论了空间关联的作用。本文给出了一维颗粒赝Maxwell模型速度标度分布的精确解，并讨论了该模型如何不能正确描述一维颗粒气体的均匀冷却阶段。嵌入的伪麦克斯韦气体的晶格（因此允许发病的空间相关性），我们发现一个更好的协议与MD模拟，即使在不均匀的制度。这是通过比较速度分布，速度剖面和速度场的结构因素。
2001-11-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Hydrodynamics of inelastic Maxwell models
概述了最近的结果有关的流体动力学描述（牛顿和非牛顿）的颗粒气体所描述的Boltzmann方程的非弹性麦克斯韦模型。使用这个数学模型可以使我们对不同的问题得到精确的结果。首先，应用Chapman-Enskog方法导出了非弹性气体的Navier-Stokes本构方程及其相应输运系数的显式表达式。其次，在均匀剪切流（USF）的非牛顿流变特性得到在稳态以及在瞬态非稳态区。其次，给出了一类特殊的均匀热流库埃特流的精确解。这种解决方案共享相同的流变特性的USF，此外，两个广义的传输系数与热通量矢量可以确定。最后，问题的小空间扰动的USF分析与Chapman-Enskog的方法和广义（张量）输运系数得到。
2011-08-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Zero-gravity thermal convection in granular gases
以前的实验和理论证据表明，对流可能会出现在颗粒流体，如果受到热梯度和重力（瑞利-贝纳德型对流）。与此相反，我们在这里提出的证据无重力热对流的颗粒气体，没有外部热梯度的存在。在这里，由于耗散和相同温度下的热源，对流通过内部梯度保持稳定。颗粒气体由相同的圆盘组成，并被封闭在一个矩形区域内。我们的研究结果是通过一个事件驱动算法的非弹性硬盘。
2020-07-18 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Finite-time collapse and soliton-like states in the dynamics of dissipative gases
本文研究了稀薄硬球非弹性碰撞的气体动力学。当忽略扩散过程时，气体密度在有限时间内爆炸。爆破是耗散气体中团簇形成的一种可能机制的数学表达式。研究了扩散过程平滑奇异性的方法。得到了热扩散与非线性冷却平衡时气体动力学的精确定域孤子解。所提出的结果概括了以前的研究结果平面流。
2008-12-06 cond-mat.soft
Mesoscopic Theory of Critical Fluctuations in Isolated Granular Gases
脉动流体力学被用来描述一个自由发展的气体的非弹性硬球附近的集群不稳定性的阈值的总能量波动。它们被证明是由涡度波动，也导致了重整化的平均总能量。该理论预测的幂律发散行为的缩放二阶矩的波动，和缩放属性的概率分布，都与模拟结果一致。对临界振幅和标度函数的形式进行了理论和模拟的定量比较。
2005-11-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Fluctuating hydrodynamics for dilute granular gases: a Monte Carlo study
本文采用直接模拟蒙特卡罗（DSMC）算法研究了均匀冷却状态下稀颗粒气体中的流体动力学噪声。DSMC包括在非弹性硬盘的分子动力学（MD）中不存在的随机化源。尽管有这种差异，一个公平的定量协议，发现，包括违反的波动耗散关系的噪声振幅相同的顺序在MD观察。这项研究表明，确定性碰撞动力学是不是一个重要的成分再现，以一个很好的近似程度，在稀颗粒气体的流体动力学波动。
2010-05-22 cond-mat.soft
Numerical simulation of vibrated granular gases under realistic boundary conditions
直接模拟蒙特卡罗方法的一个变种是用来研究粒状气体的行为，在二维和三维，在不同的密度，恢复系数，和非弹性制度，为现实的振动壁条件。我们的结果与最近的实验数据吻合得很好。的能量注入机制的作用进行了讨论，以及在现实的边界条件下的状态函数，如压力的行为。当密度增加时，我们发现了聚类过渡的信号。
2002-04-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The Knudsen temperature jump and the Navier-Stokes hydrodynamics of granular gases driven by thermal walls
热壁是用于颗粒物料振动流化的快速振动板的一种方便的理想化。本文的目的是将近弹性碰撞的单分散颗粒稀颗粒气体的Navier-Stokes流体动力学模型中热壁处的Knudsen温度跃变考虑在内。克努森温度跃变表现为温度边界条件中与温度梯度成比例的附加项。直到一个数量级的前因子，这个术语是已知的弹性气体的动力学理论。我们确定以前未知的数值前因子测量，在一系列的分子动力学（MD）模拟，稳态温度分布的气体的弹性碰撞硬盘，限制在两个热壁之间保持在不同的温度，并比较结果与预测的流体动力学计算采用修改后的边界条件。修改后的边界条件，然后施加，没有任何可调参数，流体动力学计算的气体的温度分布的热壁驱动的非弹性硬盘。我们发现流体动力学预测是在同一系统的MD模拟非常好的协议。这项工作的结果铺平了道路，一个更准确的流体动力学模拟驱动颗粒气体。
2008-09-15 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Higher-order moment theories for dilute granular gases of smooth hard-spheres
格拉德的矩量法是用来开发高阶格拉德的矩方程-第一个26矩-颗粒气体（非弹性）玻尔兹曼方程的框架内。本文用Grad的26阶矩方程在半线性化条件下研究了自由冷却颗粒气体的均匀冷却状态，结果表明，在均匀冷却状态下，颗粒温度仍按Haff定律衰减，而其它高阶矩在更快的时间尺度上衰减。应力和热通量的本构关系（Navier-Stokes和傅立叶关系）进行Chapman-Enskog样的扩展的Grad的26阶矩方程，并与文献中存在的。通过将各子系统分解为纵向和横向两个系统，利用Grad的26阶矩系统分析了均质冷却状态的线性稳定性。结果表明，在非弹性气体情况下，纵、横系统中的一个本征模是不稳定的。通过比较各种理论的本征模，它是成立的13矩本征模理论预测，不稳定的本征模保持不稳定的所有波数低于一定的恢复恢复系数，而任何其他高阶矩理论表明，这种模式变得稳定的一些临界波数以上的所有值的恢复恢复系数。特别是，格拉德的26矩理论导致一个光滑的轮廓的临界波数相比，其他考虑的理论。此外，通过梯度26矩和现有的理论得到的临界系统尺寸也非常一致。
2017-11-03 cond-mat.soft
On the first Sonine correction for granular gases
我们考虑由玻尔兹曼方程描述的非弹性硬球颗粒气体的速度分布。我们调查的强迫自由的情况下，由随机力加热的系统。我们提出了一种新方法来计算由第四累积量$a_2$量化的Sonine多项式展开中对高斯行为的第一次校正。我们的表达式进行比较，以前的结果，并通过数值解的玻尔兹曼方程。数值结果表明，我们的方法产生非常准确的结果为小速度的重新标度分布。最后，我们讨论了固有的模糊性的线性逼近方法在$a_2$。
2003-05-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The second and third Sonine coefficients of a freely cooling granular gas revisited
在其最简单的物理力学描述中，颗粒流体可以被建模为由光滑的非弹性硬球（具有恒定的法向恢复系数$α$）组成，其速度分布函数服从Enskog-Boltzmann方程。颗粒流体的基本状态是均匀冷却状态，其特征在于均匀的、各向同性的和稳定的比例速度分布$F(\mathbf{c})$。$F(\mathbf{c})$在热速度域（$c\sim 1$）中的行为可以由Sonine多项式展开式的两个第一非平凡系数（$a_2$和$a_3$）表征。本文的主要目标是回顾一些以前的努力估计（和测量在计算机模拟）的$α$ -依赖的$a_2$和$a_3$，报告新的计算机模拟结果的$a_2$和$a_3$的二维系统，并探讨提出理论估计的可能性$a_2$和$a_3$之间的简单性和准确性的最佳折衷。
2009-05-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Influence of roughness on the dynamical properties of granular gases
本研究基于 Boltzmann 方程及 Fokker--Planck 项，结合计算机模拟，理论分析了表面粗糙度对非平衡颗粒气体均匀态、记忆效应、输运性质及流体力学不稳定性的影响。
2023-10-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Memory effect in uniformly heated granular gases
我们证明了均匀驱动的颗粒气体中的Kovacs记忆效应。在低密度极限下，非弹性硬颗粒系统在适当的力作用下可以达到非平衡稳态。通过遵循一定的协议的驱动时间依赖性，我们准备的气体中的颗粒温度与其长时间值相一致的状态。随后的温度不保持恒定，但表现出一个非单调的演变与最大值或最小值，这取决于耗散，并对协议。我们提出了一个理论分析，这种记忆效应，在玻尔兹曼-福克-普朗克方程的水平，并表明，当耗散超过一个阈值，响应可以被称为异常。我们发现一个很好的协议之间的分析预测和直接的蒙特卡罗模拟。
2014-07-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Particles, trajectories and diffusion: random walks in cooling granular gases
Universidad de Extremadura（埃斯特雷马杜拉大学）
研究通过几何级数方法推导了颗粒气体中追踪粒子的均方位移解析表达式，结果优于第一Sonine近似，精度接近第二Sonine近似。
2026-01-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Velocity Distribution of a Homogeneously Cooling Granular Gas
与分子气体相反，颗粒气体的特征在于非弹性碰撞，因此需要永久驱动以保持恒定的动能。颗粒气体的动力学理论描述了在驱动关闭后颗粒的平均速度如何减小。此外，它预测，重新标度的粒子速度分布将接近一个稳态与人口过剩的高速尾巴相比，麦克斯韦-玻尔兹曼分布。虽然这个基本的理论结果被数值模拟重现，但仍然缺少实验证实。使用微重力实验，它允许通过磁场的空间均匀的激发的球体，我们证实了理论预测的指数衰减的尾部的速度分布。
2020-05-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Granular gas of inelastic and rough Maxwell particles
颗粒气体最广泛使用的模型可能是非弹性硬球模型（IHSM），其中颗粒被假定为具有恒定法向恢复系数的完美光滑球体碰撞。一个更容易处理的模型是非弹性麦克斯韦模型（IMM），其中速度依赖的碰撞率被一个有效的平均场常数所取代。许多研究人员利用这种简化在IMM中找到了许多精确的结果。另一方面，IHSM和IMM都忽略了粗糙度（通常存在于真实颗粒中）对颗粒气体动力学性质的影响。这是补救的非弹性粗糙硬球模型（IRHSM），其中，除了正常的恢复系数，切向恢复常数系数的介绍。在平行的简化进行时，从IHSM IMM，我们提出了在本文中的非弹性粗糙麦克斯韦模型（IRMM）作为一个简化的IRHSM。所提出的模型的易处理性说明了第一和第二度的碰撞力矩的准确评估，以及最相关的第三和第四度。结果被应用到评估的旋转平移温度比和速度累积量在均匀冷却状态。
2022-09-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
