Inter-dependence of the volume and stress ensembles and equipartition in statistical mechanics of granular systems
我们讨论了颗粒物质的统计力学，并得到了几个有意义的结果。首先，我们表明，与普遍的看法相反，体积和应力合奏是相互依赖的，有必要使用两者。我们使用的组合合奏明确计算二维系统的结构和应力相关的量的期望值。因此，我们表明，结构特性可能取决于angoricity张量和基于应力的量可能取决于压实。这对之前静态颗粒系统的统计力学分析以及期望值的相关推导提出了质疑。其次，我们建立了一个有趣的均分原则的存在-总体积之间的结构和应力相关的自由度平均分配。第三，我们推导出一个表达式的压实度，使它能够量化它从宏观测量。
2012-10-21 cond-mat.soft math-ph math.MP
Steady base states for Navier-Stokes granular hydrodynamics with boundary heating and shear
研究了低密度单分散硬球颗粒气体（即具有非弹性碰撞的硬球理想单原子气体）的Navier-Stokes定态。我们提出了一个分类的均匀稳定状态，可以产生从剪切和温度（或能量输入）施加在边界（平行壁）。我们考虑对称和非对称的边界条件，并找到以前没有报道的稳定状态，包括线性温度分布的剪切状态。我们提供了明确的表达式为所有这些稳定状态的流体动力学配置文件。通过直接模拟Monte Carlo方法得到的颗粒气体Boltzmann动力学方程的数值解和分子动力学模拟验证了我们的结果。我们讨论了新的稳定状态的物理起源，并推导出Navier-Stokes流体动力学的有效性条件。
2009-04-25 cond-mat.soft
Getting hotter by heating less: How driven granular materials dissipate energy in excess
我们研究如何获得的动能由外部振动驱动的致密颗粒系统依赖于输入能量。我们的重点是颗粒的行为上的两个主要参数：频率和振幅的依赖。我们发现存在一个最佳的强迫频率，在该频率下系统达到最大的动能：如果输入能量增加超过这样的阈值，系统耗散越来越多的能量，并恢复到一个更冷，更粘的状态。非常令人惊讶的是，非单调的行为被发现的振动振幅是足够小，以保持系统始终与驱动振荡板接触。通过研究系统的耗散特性，揭示了这种非单调行为与标准共振机制的显著区别。这一特征在单颗粒动力学的微观尺度上也可以观察到，并且可以被解释为负比热的一个实例。基于广义强迫阻尼振荡器的解析可解模型很好地再现了所观察到的现象，说明了强迫和耗散的竞争效应的作用。
2021-01-13 cond-mat.soft
Energy non-equipartition in vibrofluidized particles
Indian Institute of Technology Bombay（印度理工学院孟买分校）；Indian Institute of Science Bangalore（印度科学研究所班加罗尔分院）
研究振动流化系统中颗粒相互作用参数对能量等分的影响，发现摩擦系数增加时，转动动能与平动动能比下降，但当κ=3/4时，该比值增加并趋于平稳，表明能量非等分。
2026-05-15 cond-mat.soft
Thermal properties of an impurity immersed in a granular gas of rough hard spheres
在这项工作中，我们研究的动力学的粒状杂质浸没在一个低密度的粒状气体的相同的粒子。为了描述颗粒气体和杂质粒子的动力学，我们使用粗糙硬球碰撞模型。我们考虑了粒子碰撞时的非能量守恒效应。我们找到了一个（近似）的解析解的相关动力学方程的单粒子速度分布函数，合理地再现平移/旋转能量非均分的属性。我们通过与计算机模拟进行比较来评估理论解的准确性。为此，我们使用两个独立的计算机数据集，从分子动力学（MD）和直接模拟蒙特卡罗方法（DSMC）。在合理的参数值范围内，两者都很好地接近动力学理论，但程度不同。
2017-07-12 cond-mat.soft
Segregation in granular binary mixtures: Thermal diffusion
最近的解决方案的非弹性玻尔兹曼方程，适用于强耗散，并考虑到非均分的能量是用来推导出一个明确的表达式的热扩散因子。这个参数提供了一个标准的偏析，涉及所有参数的粒状二元混合物（组成，质量，尺寸和恢复系数）。目前的工作与最近的实验结果是一致的，并扩展了以前的结果在入侵者极限的情况下。
2006-06-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Using Limited Neural Networks to Assess Relative Mechanistic Influence on Shock Heating in Granular Solids
本研究利用有限神经网络，以分箱初始密度为输入，预测颗粒高能炸药冲击加热，通过改变密度场空间范围评估各机制相对重要性及长度尺度。
2023-04-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Hydrodynamic granular segregation induced by boundary heating and shear
研究了杂质在驱动的低密度颗粒气体中的热梯度引起的分凝。该系统被封闭在两个平行的壁之间，我们从这两个壁向气体输入热能。我们在这里研究稳态时发生的非弹性冷却是完全平衡的一些外部能量输入（随机力或粘性加热），从而产生均匀的热通量。一个分离的标准的基础上的Navier-Stokes颗粒流体动力学的示踪剂扩散输运系数，其依赖于系统的参数（质量，尺寸和恢复系数）是明确地确定从非弹性玻尔兹曼方程的解决方案。通过Monte Carlo和分子动力学模拟验证了理论预测，表明即使在强剪切和/或非弹性下，Navier-Stokes流体动力学也能产生精确的分离准则。
2014-04-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Velocity distributions in dilute granular systems
最近的实验报告的驱动稀颗粒材料的非高斯速度分布的启发，我们研究了通过数值模拟的非弹性气体的恢复系数$η$和浓度$ϕ$与各种加热机制的功能。我们发现，有显着的，定性的差异的行为均匀加热（如经常假设理论）和粒子系统驱动的容器的边界（如经常在实验中）。在一般情况下，我们发现高斯速度分布均匀加热和非高斯速度分布的边界加热。此外，我们表明，所观察到的速度分布的形式主要是由恢复系数$η$和$q=N_H/N_C$，加热的平均数量和平均数量之间的比率在气体中的碰撞。我们在均匀加热和边界加热之间发现的分布差异可以理解为$q$的不同极限，分别针对$q \gg 1$和$q \lesssim 1$。此外，我们证明了非常相似的行为被发现为一个简单的模型的气体的非弹性粒子没有空间自由度。
2003-10-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Clustering transitions in vibro-fluidized magnetized granular materials
我们研究了长程相互作用对粘性颗粒材料中观察到的相的影响。在高振动振幅下，观察到磁化粒子气体的速度分布与非磁化粒子相似。在转变温度以下，观察到致密的团簇形成并与单个颗粒共存。团簇生长速率与经典的成核过程一致。然而，团簇中粒子的温度明显低于周围气体的温度，这表明均分的崩溃。如果系统被淬冷到低温，由于粒子之间磁相互作用的各向异性性质，连接链的亚稳定网络自组装。
2002-07-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Velocity distributions in dissipative granular gases
受最近实验报道的非高斯速度分布驱动稀颗粒材料的启发，我们研究了二维非弹性气体的性质的数值模拟。我们发现，从理论上说，所观察到的速度分布的形式主要是由恢复系数$η$和$q=N_H/N_C$，加热的平均数量和气体中的碰撞的平均数量之间的比率。我们在均匀加热和边界加热之间发现的分布差异可以理解为$q$的不同极限，分别针对$q \gg 1$和$q \lesssim 1$。
2003-10-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Statistics of a 2D immersed granular gas magnetically forced in volume
本文实验研究垂直振荡磁场远程驱动流体中磁体构成的二维颗粒气体，发现其无团簇和能量均分，速度分布呈指数约为3/2的拉伸指数形式，并揭示了碰撞中角动量向线性动量转化率对动力学的控制作用。
2023-06-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Critical Behavior of a Heavy Particle in a Granular Fluid
在颗粒流体中重杂质粒子的均匀冷却状态下，观察到类似于二级相变的行为。序参量$ϕ$是杂质均方速度与流体均方速度之比，共轭场$h$与质量比成正比。参数$β$，测量相对于杂质-流体碰撞速率的流体冷却速率，是逆温度的模拟。对于$β<1$，当$ϕ=0$处于$h=0$时，流体是"正常的“，如系统具有弹性碰撞的情况。对于$β>1$，具有$ϕ\neq 0$的“有序”状态出现在$h=0$，表示均分的极端崩溃。临界慢化和质量变化的速度分布函数附近的过渡杂质粒子注意到
2001-02-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Cooling of a granular gas mixture in microgravity
本文首次在微重力下实验观测了不同尺寸和质量杆状颗粒混合物的颗粒冷却过程，测定了动能衰减率与碰撞率并验证了Haff定律，揭示了混合物组分间及自由度间的能量均分破缺现象，且结果得到数值模拟支持。
2023-09-07 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.data-an
Intruders in disguise: Mimicry effect in granular gases
一般来说，非弹性和粗糙硬球的多组分颗粒气体中的总动能在不同的自由度之间是不均等地分配的。另一方面，部分能量均分，原则上，可以达到适当的组合下的系统的力学参数。假设恢复系数的共同值，我们使用动力学理论工具来确定的条件下，在均匀冷却状态下的颗粒混合物的组分具有相同的平移和旋转温度的单组分颗粒气体（“模仿”效应）。给定浓度和尺寸比的值，模仿效应要求质量比取特定值，较小的球体具有比较大球体更大的颗粒质量密度。的理论预测的情况下，一个杂质浸没在主机粒状气体进行比较，对DSMC和分子动力学模拟具有良好的协议。
2019-06-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Hydrodynamic instabilities in shear flows of cohesive granular particles
University of Twente（特温特大学）；Yukawa Institute for Theoretical Physics, Kyoto University（京都大学汤川理论物理研究所）
本文通过扩展动态范德瓦尔斯模型，研究了粘性颗粒流在平面剪切下的流体不稳定性，发现密度不均匀结构由体积分数、剪切速率和非弹性决定。
2015-05-15 cond-mat.soft
Homogeneous Free Cooling State in Binary Granular Fluids of Inelastic Rough Hard Spheres
在最近的一篇论文[A。桑托斯湾M. Kremer和V. Garzó，\emph{Prog. Theor. Phys. Suppl.} \textbf{184}，31-48（2010）]，已经导出了与非弹性粗糙硬球的粒状流体混合物中的平移和旋转粒状温度相关联的碰撞能量产生率。在本文中，能量产生率被明确地分解成均分率（倾向于使所有的温度相等）加上真正的冷却率（反映碰撞耗散的能量）。其次，分析了二元混合物的均匀自由冷却状态，特别强调了准光滑极限。一个以前报道的奇异行为（根据这一点，一个消失的少量粗糙度有一个有限的效果，相对于完美光滑的情况下，在渐近长时间平移/平移温度比）进一步阐述。此外，温度比的时间演化的研究表明，这种显着的影响粗糙度已经出现在瞬态制度的时间相比，完全光滑的球的弛豫时间。
2011-05-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Probing 3D Velocity Distributions Insights from a Vibrated Dual-Species Granular System
本文通过分子动力学模拟研究振动双组分颗粒气体系统，揭示恢复系数降低导致速度分布偏离麦克斯韦-玻尔兹曼分布及能量非均分，为理解非弹性碰撞和非平衡统计力学提供新见解。
2024-10-04 cond-mat.soft nlin.PS physics.comp-ph
Kinetic theory of polydisperse granular mixtures: influence of the partial temperatures on transport properties. A review
快速流动条件下的颗粒介质可以用硬球气体的非弹性碰撞来模拟。在中等密度下，Enskog动力学方程提供了确定颗粒流体动力学的基本依据，该方程方便地适用于解释非弹性碰撞。一个令人惊讶的结果（与其分子气体对应物相比）的粒状混合物是失败的能量均分，即使在均匀的状态。这意味着部分温度$T_i$（测量每种物质的平均动能）不同于（总）颗粒温度$T$。本文的目的是提供一个概述不同的局部温度对混合物的输运性质的影响。我们的分析地址的第一个能量不均分运输的影响，这只是由于碰撞的非弹性特征。这种效果（这是缺席的弹性碰撞）被证明是显着的重要问题，如热扩散偏析的粒状混合物。然后，一个独立的能源非均分由于存在的发散的流速进行了研究。这种效应（已经在关于致密硬球分子混合物的几项开创性工作中进行了分析）影响体积粘度系数。分析（近似）的结果进行了比较，对Monte Carlo和分子动力学模拟，动力学理论描述颗粒流的可靠性。
2022-06-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Temporal Correlations and Inelastic Dynamics in a Vibrated Binary Granular Mixture
本研究通过事件驱动分子动力学模拟，分析了振动二元颗粒混合物中不同恢复系数对速度自相关函数衰减及能量非均分的影响，揭示了非弹性在颗粒气体复杂动力学中的作用。
2025-03-03 cond-mat.soft stat.CO
Capillary-like Fluctuations of a Solid-Liquid Interface in a Non-Cohesive Granular System
非粘性颗粒物质最显著的集体运动之一是在一定条件下的成团。特别地，当单分散非粘性颗粒的准二维单层垂直振动时，当驱动振幅超过临界值时，发生固体-液体样转变。在这里，颗粒聚集的物理机制依赖于由颗粒碰撞介导的强相互作用，而不是颗粒-颗粒cohesion内聚力。平均而言，固体团簇类似于水滴，具有引人注目的圆形形状。我们实验研究了粗粒固液界面的涨落，通过傅立叶空间中的静态和动态关联函数来表征。这些波动被证明是很好地描述了毛细波理论，这使我们能够测量的固体-液体界面表面张力和流动性，一旦颗粒的“热”动能是确定的。尽管该系统是强烈的不平衡，颗粒温度是不均匀的，有能量均分在固液界面，一个相对较大的范围内的角波数。此外，表面张力和迁移率都与考虑特征能量、长度和时间尺度的简单数量级估计一致，这与原子系统的情况非常相似。请在这里找到本文的补充材料：arXiv：1304.2646
2013-04-10 cond-mat.mtrl-sci 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
Evolution of Adaptive Force Chains in Reconfigurable Granular Metamaterials
本研究提出一种变模量颗粒系统，通过焦耳热软化颗粒核心以引导力链，结合进化算法与离散元方法优化力学响应，为动态适应环境的机器人颗粒超材料奠定基础。
2025-03-13 cond-mat.soft
Polydispersity and optimal relaxation in the hard sphere fluid
我们认为，在气体中的多分散的硬颗粒的质量不均匀性作为一个关键优化的动力学性质：动力学弛豫速率。利用玻尔兹曼方程的框架，研究了扰动速度分布对平衡麦克斯韦解的长时间逼近。我们工作的情况下，离散以及连续分布的质量，发现在稀流体的介观粒子，如颗粒物质和胶体。分析和数值证据的基础上，我们制定了一个动态均分原则，导致这样的结果，没有这样的连续分散，实际上最小化的弛豫时间，作为全球最佳的特点是由有限数量的物种。发现这种最佳混合物取决于空间的维度d，范围从d=1的五个物种到d>=4的一个物种。碰撞内核的作用进行了讨论，并扩展到耗散系统被证明是可能的。
2013-08-21 cond-mat.soft
Memory effects in a gas of viscoelastic particles
本文研究了随机恒温器作用下的粘弹性颗粒（碰撞时的动能损失是颗粒碰撞时相对速度的函数）的粒状气体。我们表明，该系统显示异常的冷却和加热速率在热弛豫过程中，这导致了热记忆的出现。特别地，存在显著的\textit{Mpemba effect};即，初始较热/较冷的粒状气体可以比相比之下较冷/较热的粒状气体更快地冷却/加热。此外，还观察到\textit{Kovacs effect};即，颗粒温度的非单调松弛-如果气体在固定其值之前经历某些突然的温度变化。我们的研究结果表明，这两种记忆效应有明显的特点，非常不同，并最终反对那些在理论上报告的颗粒流体在更简单的碰撞模型。我们通过三种独立的方法研究我们的体系：动力学方程的近似解时间演化和计算机模拟（包括分子动力学模拟和直接模拟Monte Carlo方法），发现它们之间有很好的一致性。
2021-06-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Equation of state of a granular gas homogeneously driven by particle rotations
我们报告了一个实验研究的稀释“气体”的磁性颗粒受到垂直交变磁场在一个三维容器。由于磁场对每个粒子的磁矩施加的扭矩，在仅驱动旋转运动的情况下达到空间均匀和混沌的强迫。这种强迫显着不同的边界驱动系统中使用的大多数非平衡耗散颗粒气体的实验研究。在这里，没有团簇形成发生，状态方程显示出强烈的相似性与通常的气体之一，除了一个几何因素。碰撞统计也测量和粒子速度分布的指数尾。这些观测结果中的大多数都可以用一个简单的模型很好地解释，该模型揭示了经历均匀“加热”的平衡系统。
2013-09-26 cond-mat.other cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
