Anomalous diffusion in polydisperse granular gases: Monte Carlo simulations
本文通过蒙特卡洛模拟研究多分散颗粒气体在均匀冷却状态下的反常扩散，采用低秩算法高效处理多物种系统，并验证了与解析结果的一致性。
2024-09-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Mean-squared displacements of rough particles in polydisperse granular gases
Moscow Institute of Electronics and Mathematics, HSE University（莫斯科电子与数学研究所，高等经济大学）
通过考虑颗粒粗糙度，研究多分散颗粒气体在均匀冷却状态下的扩散系数和均方位移，揭示法向和切向恢复系数对颗粒迁移率的影响。
2026-05-28 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
Kovacs-like memory effect in driven granular gases
虽然记忆效应已经报道了足够密集的无序系统，如玻璃，我们在这里显示的分析和模拟技术相结合，他们也是内在的动力学稀释颗粒气体。通过一定的驱动协议，我们准备的气体在颗粒温度$T$符合其长时间限制的状态。然而，$T$随后并不保持恒定，而是在达到其非平衡稳态值之前表现出非单调演化。相应的所谓的科瓦奇峰在弱耗散下表现出正常的行为（如在分子系统中观察到的），但在强耗散下则相反，因此变得异常。
2014-04-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Velocity Distributions of Granular Gases with Drag and with Long-Range Interactions
研究了静电驱动下颗粒气体的速度统计特性。对于两个不同的实验：（i）粘性流体中的非磁性粒子和（ii）空气中的磁性粒子，其速度分布为非麦克斯韦分布，其高能尾为指数分布，P（v）~ exp（- |v|）。这一行为与受驱耗散粒子的动力学理论是一致的。对于浸没在流体中的粒子，粘性阻尼是指数尾的原因，而对于磁性粒子，长程相互作用导致指数尾。我们的结论是，速度统计的耗散气体的流体环境和粒子相互作用的形式是敏感的。
2005-07-05 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
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
Dynamics of Freely Cooling Granular Gases
本文利用大尺度分子动力学模拟研究了二维自由冷却颗粒气体的动力学行为。我们发现，对于稀体系，在长时间范围内，典型的动能随时间代数衰减E（t）~ t^{-1}。渐近地，速度统计的特点是由一个普遍的高斯分布，与指数高能量的尾巴特征的早期均匀制度。我们表明，在晚集群制度的粒子相干移动作为典型的本地速度波动，Δ v，是小的相比，典型的速度，Δ v/v ~ t^{-1/4}。此外，局部平均剪切模式占主导地位的声学模式。小的热速度波动表明，该系统可以用Burgers方程描述。
2002-09-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Granular clustering self-consistent analysis for general coefficients of restitution
本文研究了一维颗粒团簇和单粒子颗粒气体在不同速度相关恢复系数$r$下的平衡行为。我们得到的方程描述的长期行为的集群的压力，r.m.s.速度和颗粒间距。我们发现，在很长一段时间内，与速度相关的恢复系数的集群是不稳定的，溶解成均匀的，准弹性气体，但集群与速度无关的$r$是永久性的。这是根据流体动力学研究指出的瞬态性质的密度不稳定性的颗粒气体与速度相关的$r$。
2006-05-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Rheology of dilute cohesive granular gases
对稀薄粘性颗粒气体的流变特性进行了理论和数值研究。剪切粘度和剪切速率之间的流动曲线是从具有简单剪切流中的方阱势的颗粒的非弹性Boltzmann方程导出的。结果表明：（i）稳定的均匀剪切状态只存在于临界剪切速率以上;（ii）均匀剪切流中的粘度与硬核颗粒的均匀剪切流中的粘度几乎相同。在临界剪切速率以下，团簇随时间增长，如果我们用团簇的平均直径代替颗粒的直径，则粘度可以近似为硬核流体的粘度。
2018-04-06 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
Velocity correlations in dense granular gases
研究了球形钢颗粒在倾斜表面上受振荡壁面驱动滚动时的统计特性。由于粒子之间的碰撞和滚动而发生强耗散，并且可以通过改变数量密度来调节。观察到的粒子的速度是相关的大距离可比的系统大小。速度分布严重偏离高斯分布。的偏差的程度，作为测量的峰度的分布，被观察到多达四倍的值对应于一个高斯，信号显着故障的假设可以忽略不计的速度相关性在一个颗粒系统。
2001-03-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Gases, liquids and crystals in granular segregation
我们报告的结果分离的实验研究在一个二元混合物的干颗粒进行水平振荡激励。颗粒薄层是由水平塔板表面的粘滑摩擦相互作用驱动的。随着混合物的填充分数增加，观察到不同相的演变。我们将它们分别鉴定为二元气体、分凝液体和分凝晶体，并提供了鉴定它们性质的微观和宏观方法。最后，我们在我们的颗粒系统和自组装二元胶体混合物中的隔离之间绘制了一些类比。
2004-03-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Statistical mechanics of granular gases in compartmentalized systems
我们研究了一个简单的动力学方法内包含在两个隔间的$N$颗粒的组装行为。属于每个隔室的颗粒相互非弹性碰撞，并由随机热浴驱动。此外，最快的颗粒可以以取决于它们的动能的速率改变隔室。通过玻尔兹曼速度分布的方法，我们首先研究的动力学模型中的一组耦合方程的人口在容器和颗粒的温度，并找到一个交叉从一个对称的高温相到一个不对称的低温相。最后，为了包括统计波动，我们在直接模拟蒙特卡罗方法中求解模型。与以往的研究进行了比较。
2003-06-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Unsteady non-Newtonian hydrodynamics in granular gases
用直接模拟Monte Carlo方法求解Boltzmann方程，研究了稀颗粒气体在可压缩流（均匀纵向流）和不可压缩流（均匀剪切流）中的时间演化。重点是奠定了第一个“动力学”阶段（其中的物理性质是强烈依赖于初始状态），随后由一个不稳定的“流体动力学”阶段（其中的动量通量是定义良好的非牛顿函数的应变率）的识别。模拟数据被认为是支持这两个阶段的情况。此外，从模拟得到的流变函数很好地描述了一个模型动力学方程的近似解析解。
2012-02-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Granular gases under resetting
该研究针对无外力、经历指数重置的颗粒气体温度演化问题，建立了泊松重置下颗粒气体冷却的理论并开展模拟，同时分析温度分布的概率密度函数，为理解非周期性驱动颗粒系统行为提供参考。
2024-12-14 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
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
Driven granular gases with gravity
我们研究流化颗粒气体在一个固定的状态下确定的外部驱动和散装耗散之间的平衡。这两种考虑的情况是最近的实验，其中的重力起着重要的作用，作为一个驱动机制的启发：在第一种情况下，重力只在一个方向上的作用和底壁振动，在第二种情况下，重力作用在两个方向上，没有振动的墙壁。在分子混沌假设下进行的模拟显示了与实验符合良好的密度，速度和颗粒温度的平均配置文件。此外，我们测量的速度分布，表现出很强的非高斯行为，实验指出，但也密度相关性占聚类，与实验结果不符。第一个模型的流体力学进行了讨论，并找到了一个精确的解决方案的密度和颗粒温度的函数的距离振动壁。这种解决方案的局限性，特别是在一个广泛的层附近的墙壁注入能量，进行了讨论。
2001-03-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Electrification in granular gases leads to constrained fractal growth
在静电力影响下的电介质粒子聚集的经验观察是电学理论的起源。由小颗粒形成的团簇的生长支撑了从微行星形成的早期阶段到气溶胶的一系列现象。然而，库仑力的集体效应的非平衡动力学和聚集过程中的颗粒气体-上述物理过程的一个模型的代表-到目前为止，逃避理论审查。在这里，我们建立了一个流体动力学描述的聚集颗粒气体，交换碰撞后的电荷和相互作用，通过长程库仑力。我们解析推导出均匀和准单分散聚集的颗粒温度，电荷方差和数密度的演变的控制方程。我们发现，一旦聚集体形成，系统服从的物理约束的特征静电动能$\mathcal{B}(t)\le 1$的几乎恒定的无量纲比。理论和详细的分子动力学模拟都证实了这种对带电团簇集体演化的约束。单体和团簇在相互作用的静电场中的不均匀聚集是以分形方式进行的。我们的理论框架可扩展到更精确的电荷交换机制，目前广泛的实验重点。此外，它说明了集体的作用，长程相互作用的耗散气体，并可能导致新的设计原则，在颗粒系统。
2019-03-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Granular gases under extreme driving
我们使用事件驱动的分子动力学模拟研究二维非弹性气体。我们的重点是通过罕见的注入大量的能量来平衡由于碰撞的耗散所获得的定态的性质。我们发现，在这种极端的驱动下，注入率远小于碰撞率，速度分布有一个幂律的高能量尾部。数值测量的指数表征这条尾巴是在很宽的系统参数范围内的动力学理论的预测非常一致。我们的结论是，驱动罕见的，但强大的能量注入导致一个良好的混合气体，并构成一个替代机制搅拌颗粒物质。在这种独特的非平衡稳态中，能量从大尺度级联到小尺度。我们的模拟还表明，当注入速率与碰撞速率相当时，速度分布具有拉伸的指数尾。
2010-08-06 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
Fluctuation-Dissipation Relations for Motions of Center of Mass in Driven Granular Fluids under Gravity
本文从理论和数值模拟两个方面研究了重力作用下流化颗粒介质非平衡定态中涨落耗散关系的有效性。描述质心高度涨落的Langevin型唯象理论，最初是为振动底板上的一维颗粒气体而建立的，被推广到任何维数，甚至对于振动底板被热壁代替的情况也是如此.该理论预测了一个已知在平衡时满足的波动耗散关系，并进行了修改，用由动能定义的质心有效温度代替平衡温度。为了验证涨落耗散关系的有效性，我们对底部有热壁的模型系统进行了广泛而精确的事件驱动分子动力学模拟。测量了质心高度的功率谱和响应函数，并与理论预测进行了比较。结果表明，在较宽的系统参数范围内，颗粒系统的涨落耗散关系是满足的，特别是在高频（短时）区域。最后，我们描述了在低频（长时间）区域的系统偏差和驱动颗粒系统的时间尺度之间的关系。
2012-07-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Does the Chapman--Enskog expansion for sheared granular gases converge?
本文讨论的基本问题是，对于非弹性硬球气体，切应力的部分Chapman-Enskog展开式$P_{xy}=-\sum_{k=0}^\infty η_k ({\partial u_x}/{\partial y})^{2k+1}$是否收敛。通过使用一个简单的动力学模型，它表明，在相反的弹性情况下，上述系列收敛，收敛半径增加与非弹性。有人认为，这一矛盾的结论是不是一个人工制品的动力学模型，可以理解的时间演变的缩放剪切速率在均匀剪切流。
2008-02-21 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
The equation of state for almost elastic, smooth, polydisperse granular gases for arbitrary density
对含有不同尺寸颗粒的稠密颗粒气体的模拟结果与理论预测进行了比较，包括对关联函数、碰撞率、能量耗散和混合物压力。有效粒子-粒子关联函数以与单分散颗粒气体的关联函数相同的方式进入状态方程，仅取决于总体积分数和尺寸分布函数的无量纲宽度A。提出了统一稀态和浓态的“整体状态方程”。关于一个全球性的状态方程的知识适用于稳态的情况下，颗粒气体在引力场，在许多快照的平均值是可能的。密度分布的数值计算结果与基于整体状态方程的预测完全一致，对于单分散的情况。在双分散或多分散的情况下，分离发生在底部的重颗粒。
2001-03-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Power-law velocity distributions in granular gases
我们报告了一般类的稳态和瞬态的粒状气体。我们发现，非弹性气体的动力学理论允许具有幂律速度分布f（v）~ v^（-sigma）的定态解。指数σ被解析地发现并且依赖于空间维度、非弹性程度和碰撞率的均匀程度。具有相同幂律尾和截止的驱动稳态可以通过以大速度尺度注入能量来维持，然后级联到较小的速度，在那里它被耗散。与这些稳定状态相关联的是自由冷却的时间依赖性状态，其截止值减小并且速度分布是自相似的。
2005-04-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech nlin.CD
Velocity distribution function and effective constant restitution coefficient for granular gas of viscoelastic particles
我们进行大规模的事件驱动的分子动力学（MD）模拟颗粒气体的粒子相互作用的冲击速度依赖的恢复系数。我们使用最简单的第一性原理碰撞模型的粘弹性球。这两种情况下的无力和均匀加热的气体进行了研究。我们制定了一个简化模型的有效常数恢复系数，这取决于当前的颗粒温度和计算的有效常数恢复系数，使用动力学理论。我们开发了一个理论的速度分布函数的驱动气体的粘弹性颗粒和分析的颗粒温度和Sonine系数，它表征的形式的速度分布函数的演变。我们观察到，没有大的耗散的模拟结果是在一个很好的协议与理论，均匀冷却状态和均匀加热的气体。同时，对于大耗散，Sonine系数的理论和MD结果之间存在明显的差异。基于有效恢复系数对简化模型的精度进行了分析，得出该模型能够准确描述颗粒温度的结论。它也提供了一个可接受的精度为小耗散的速度分布函数，但失败时，耗散是大的。
2013-05-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Pattern dynamics of cohesive granular particles under a plane shear
本文对粘性颗粒在平面剪切作用下的三维运动进行了分子动力学模拟。模拟结果表明，当颗粒温度达到临界温度后，颗粒温度突然下降到零，特征时间$t_{\rm cl}$近似表示为$t_{\rm cl} \propto (ζ-ζ_{\rm cr})^{-β}$，耗散率为$ζ$，临界耗散率为$ζ_{\rm cr}$，指数为$β\simeq 0.8$ .我们还发现，存在着各种类型的集群依赖于初始密度和耗散率。
2012-11-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Kinetic theory of dilute granular gases having an inverse power law potential
Tokyo University of Agriculture and Technology（东京农工大学）
本文研究具有反幂次势的稀颗粒气体的动理学理论，从玻尔兹曼方程推导温度和输运系数演化，开展流体动力学线性稳定性分析，探究剪切与热模式阈值对恢复系数的软度依赖。
2026-08-27 cond-mat.soft
Gaussian Kinetic Model for Granular Gases
提出了一个动力学模型的玻尔兹曼方程，并探讨了作为一个实用的手段来研究稀颗粒气体的性质。结果表明，所有空间均匀的初始分布接近一个普遍的“均匀冷却解决方案”后，一些碰撞。对均匀冷却解（HCS）进行了详细的研究，并将精确解与硬球玻尔兹曼方程的已知结果进行了比较。结果表明，HCS的所有定性特征，包括在大的速度过人口的性质，半定量地再现的动力学模型。它也表明，所有的输运系数是在良好的协议与玻尔兹曼方程。此外，该模型是专门为一个具有速度无关的碰撞频率和由此产生的HCS和运输系数进行比较，已知的结果为麦克斯韦模型。潜在的模型研究更复杂的空间非均匀状态进行了讨论。
2003-12-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
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
Impact of Softness of Particles on Rheology of Dilute Granular Gases
我们数值和理论研究如何影响剪切稀颗粒气体的流变性的颗粒的柔软性。我们发现，动力学理论预测的流动曲线偏离Bagnold标度，它的工作在一定的剪切速率下，当我们与模拟结果进行比较。还发现，在此剪切速率以上没有理论解，这是因为由于非弹性碰撞的能量损失不能与剪切的能量注入平衡。
2021-05-20 cond-mat.soft
Velocity correlations in the dense granular shear flows: Effects on energy dissipation and normal stress
利用非弹性硬球系统的分子动力学模拟研究了碰撞前速度关联对颗粒剪切流的影响。与动力学理论的比较表明，该理论高估了能量耗散率和密流区的正应力。我们发现碰撞粒子的相对法向速度比随机碰撞的相对法向速度小，并且耗散和法向应力的差异可以通过引入碰撞温度的概念来调整，由此我们得出结论，动力学理论中忽略的速度相关性是造成这种差异的原因.我们对碰撞前速度分布的分析表明，在剪切速率倒数的时间尺度内，通过多次非弹性碰撞，相关性增长。至于剪切应力，在致密区也存在差异，但它强烈地依赖于颗粒的非弹性。
2007-02-26 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
Granular binary mixtures improve energy dissipation efficiency of granular dampers
本研究通过离散元法模拟填充同材质不同尺寸无摩擦球形颗粒二元混合物的颗粒阻尼器，发现二元混合物的组成会显著影响阻尼效率，为优化颗粒阻尼器的能量耗散性能提供了依据。
2023-02-06 cond-mat.soft
Mechanisms of dissipation in wet granular matter
本文从实验和理论两个方面研究了影响湿颗粒物力学特性的湿表面碰撞动力学。结果表明，滞后的形成和相邻晶粒之间的液体毛细桥断裂占相当不错的湿颗粒物质的大多数相关的情况下。各种耗散机制进行了讨论，特别强调其相关性。定量分析了断裂能量损失随冲击能量的变化规律。
2007-08-20 cond-mat.soft
Correlation of spin and velocity in granular gases
在由粗糙颗粒组成的粒状气体中，颗粒的自旋与其线速度有关。我们开发了一个分析理论来解释这些相关性，并将其预测与数值模拟进行比较，使用直接模拟Monte Carlo以及分子动力学。该系统被示出从任意的初始状态松弛到准稳态，其特征在于由时间无关的，有限的自旋和线速度的相关性。后者系统地分析了广泛的系统参数，包括系数的切向和正常的恢复以及转动惯量的颗粒。对于大多数参数值，旋转轴和线性动量的方向是垂直的，就像在一个切片网球中一样，而平行方向，就像在一个来复枪子弹中，只发生在一个小范围的参数中。光滑球体的极限是奇异的：任何任意小的粗糙度都必然会导致显著的自旋-旋转相关性，而对于完全光滑的球体，旋转自由度与气体的动态演化完全解耦。
2008-08-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Fluctuations in granular gases
被驱动的颗粒材料，例如装满沙子的振动箱，是一个可能远离平衡的静止系统。因此，标准的平衡统计力学不足以描述这样一个系统中的波动。在这里，我们提出了关于能量和注入功率波动的数值和分析结果。在第一部分中，我们解释如何研究的总能量的波动的概率密度函数（pdf）与速度相关的表征。两种不同的制度解决：气体驱动的边界和均匀驱动的气体。在颗粒气体中，由于非高斯的速度pdf或缺乏均匀性的流体动力学配置文件，即使在没有速度相关性，总能量的波动是不平凡的，并可能导致错误的结论的相关性的作用。在本章的第二部分中，我们考虑了驱动颗粒气体模型中注入功率的波动。最近，真实和数值实验已被解释为证据，功率注入的波动似乎满足Gallavotti-Cohen波动关系。我们将讨论另一种解释这样的结果无效的Gallavotti-Cohen对称性。此外，从刘维方程出发，利用大偏差理论的技巧，对驱动颗粒气体动力注入波动关系的普遍有效性提出了质疑。最后，使用Lebowitz-Spohn方法定义的功能适用于线性非弹性Boltzmann方程相关的示踪粒子的运动描述的马尔可夫过程。这样的函数结果不同于注入功率并且满足波动关系。
2008-06-02 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
1-d granular gas with little dissipation in 0-g : A comment on "Resonance oscillations in Granular gases"
它表明，最近的结果一维粒状气体在容器中的振动活塞，这是由冲击波传播建模，可以理解与建模使用的想法来自“单粒子热力学”。定义e为单次碰撞能量恢复系数的平方根，N为粒子总数，在N（1-e）<<1的限制下计算动量往返过程中的平均损失。当N（1-e）<<1时，系统既不能传播声波，也不能传播冲击波;当N（1-e）<<1时，系统的流体力学方程不能成立。Pacs编号：5.40 ; 45.70 ; 62.20 ; 83.70.Fn
2005-06-24 cond-mat.soft
Kinetic theory of dilute weakly charged granular gases with hard-core and inverse power-law interactions under uniform shear flow
Tokyo University of Agriculture and Technology（东京农工大学）
本文基于玻尔兹曼方程和格拉德矩展开，研究了在均匀剪切流下稀弱电荷颗粒流体的稳态流变学，通过分析碰撞率和输运系数，验证了与直接模拟蒙特卡罗结果的定量一致性和速度分布函数的近似麦克斯韦分布性。
2026-02-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Kinetic glass transition in granular gases and non-linear molecular fluids
本文解析与数值研究了均匀加热颗粒气体和非线性阻尼分子流体中的动力学玻璃化转变，发现两者在低温下弛豫时间代数发散导致相似的冻结玻璃态与热滞后现象，并可用微扰方法描述。
2024-04-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Instabilities in a free granular fluid described by the Enskog equation
的流体动力学方程的线性稳定性分析相对于均匀的冷却状态进行识别的波矢量，耗散和密度的函数的稳定性的条件。与以前的研究相反，本描述是基于非弹性硬球的Enskog方程[V. Garzó和J.W. Dufty，Phys. Rev. E { \bf 59}，5895（1999）]，其考虑了输运系数对耗散的依赖性。正如预期的那样，线性稳定性表明两个横向（剪切）模式和一个纵向（“热”）模式对于足够长的波长激发是不稳定的。与以前的结果（忽略了耗散对运输的影响）的比较表明，强耗散的定量差异。
2005-04-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Equilibration and symmetry breaking in vibrated granular systems
本文研究了绝热活塞分离两振动颗粒气体的定常状态。该系统表现出非平衡相变与自发对称性破缺。即使活塞两侧的气体具有相同数量的颗粒，并且在机械上是相同的，它们的稳定体积和温度也会大不相同。这种转变可以用一个简单的动力学理论模型来解释，该模型描述了系统中发生的机械平衡和能量平衡。模型预测与分子动力学模拟结果吻合较好。稳态的宏观描述进行了讨论，以及一些物理意义的对称性破缺。
2011-02-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Longitudinal Viscous Flow in Granular Gases
利用$d$维的BGK型动力学方程分析了稀颗粒气体的流动，其特征为线性纵向速度场$u_x(x,t)=a(t)x$，其中$a(t)={a_0}/({1+a_0t})$、均匀密度$n(t)\propto a(t)$和均匀温度$T(t)$。对于给定值的正常恢复系数$α$，该问题的相关控制参数是约化的变形率$a^*(t)=a(t)/ν(t)$（其起到克努森数的作用），其中$ν(t)\propto n(t)\sqrt{T(t)}$是有效碰撞频率。相关的响应参数是由法向应力$P_{xx}(t)$和静水压力$p(t)=n(t)T(t)$之间的差定义的非线性粘度函数$η^*(a^*)$。本文的主要结果是：（a）由动力学模型导出了$η^*(a^*)$的一阶常微分方程，（b）得到了$η^*(a^*)$的Chapman-Enskog展开式系数与$a^*$的幂的递推关系;（c）Chapman-Enskog展开式在弹性碰撞中发散（$α=1$）和收敛的非弹性碰撞（$α<1$），在后一种情况下的收敛半径，增加非弹性;（四）一个简单的近似解析解$η^*(a^*)$，几乎没有区别的微分方程的数值解，构造。
2008-09-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Energy Dissipation in Driven Granular Matter in the Absence of Gravity
本文对失重条件下部分填充颗粒材料的正弦驱动箱中的能量耗散率进行了实验研究。我们确定了两种不同的模式的颗粒动力学，根据驱动的幅度，$A$。在强强迫下（A>A_0），颗粒物质处于聚集碰撞状态，此时颗粒的质心与被驱动容器同步运动，而在弱强迫下（A<A_0），颗粒物质表现出类似气体的行为。这两种制度对应于不同的耗散机制，导致不同的缩放幅度和频率的激励和质量的干扰。对于收集和碰撞制度，我们解释了依赖于频率和振幅的激发通过一个有效的单粒子模型。对于这两种制度，结果可能会崩溃到一个单一的曲线表征颗粒阻尼器的物理。
2013-05-05 cond-mat.soft
