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
Spontaneous phase separation in a vibro-fluidized granular layer
报道了一种新型的两相共存的振动颗粒材料中，在有限的能量转移之间的颗粒和底壁发生由于离散碰撞。水平均质床层中会出现浓相和稀相分离并共存的不均匀性。稀区类似于气体，而密区类似于液体，其速度分布与高斯分布非常不同。
2001-03-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Class of dilute granular Couette flows with uniform heat flux
在最近的一篇论文[F。Vega Reyes等人，物理修订版信函104，028001（2010）]，我们提出了一个特殊的类的稳定的Couette流在稀颗粒气体的初步描述。在此类的所有流动中，粘性加热与非弹性冷却完全平衡。这产生均匀的热通量和局部温度与流速之间的线性关系。该类（称为LTu类）包括普通气体的傅立叶流和颗粒气体的简单剪切流作为特殊情况。在本文中，我们提供了进一步的支持，这一类的库埃特流以下四个不同的路线，其中两个是理论（格拉德矩方法的玻尔兹曼方程和精确解的动力学模型）和其他两个计算（分子动力学和蒙特卡罗模拟的玻尔兹曼方程）。理论和模拟之间的比较表明，一个非常好的协议的非牛顿的流变性能，即使是相当强的非弹性，和一个很好的协议的情况下的热通量系数的格拉德的方法，该协议仅定性的情况下的动力学模型。
2011-02-15 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
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
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
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
Lift force on an asymmetrical obstacle immersed in a dilute granular flow
本文通过解析计算和计算机模拟研究了颗粒流中椭圆形障碍物所受的升力。结果示出为障碍物的大小，相对于流动方向（倾斜角）的取向，恢复系数和椭圆偏心率的函数。理论上的论点，根据施加在障碍物上的力，由于非弹性，无摩擦碰撞的一个非常稀的流，捕捉定性特征的升降机，但未能再现的数据定量。这一分歧背后的原因是，作为这一论点基础的稀流假设在障碍物前形成颗粒激波时被打破了。更具体地说，冲击波改变了颗粒在障碍物处的冲击速度，降低了从非常稀的流获得的总净升力。
2011-11-24 cond-mat.soft
Shear viscosity scaling of granular suspensions across dilute to dense regimes
本文通过 DEM-LBM 恒体积剪切模拟，提出以过渡固体分数 $ϕ_d$ 统一描述非 Brownian 颗粒悬浮液在稀疏至稠密区的黏度标度。
2023-07-17 cond-mat.soft
Rheology of granular mixtures under uniform shear flow: Enskog kinetic theory versus molecular dynamics simulations
本文报道了均匀剪切流作用下，光滑、非弹性的硬磁盘/球的稀颗粒和中等密度颗粒二元混合物的稳态流变特性。结果是基于Enskog动力学理论，数值求解的稠密气体扩展的直接模拟蒙特卡罗方法的稀释气体。这些结果面临的那些也得到了执行分子动力学模拟非常好的协议，较低的密度和较高的恢复系数。看来，恩斯科格方程适用的密度范围随着耗散的增加而减小。
2004-11-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The Fourier state of a dilute granular gas described by the inelastic Boltzmann equation
研究了非弹性硬球或硬盘的非线性Boltzmann方程两个定态解的存在性。它们既不限于弱耗散，也不限于小梯度。假设单粒子分布函数具有标度性质，即所有的位置依赖性都是通过密度和温度发生的。在宏观层面上，对应于这两者的状态的特征在于均匀的压力，没有质量流和线性温度分布。此外，国家还表现出两个独特的特征。首先，在碰撞的非弹性、压力和温度梯度之间存在关系。第二，热通量可以表示为在温度梯度中是线性的，即，遵守类傅立叶定律。其中一个解在弹性限度内是奇异的。将另一种方法的理论预测结果与分子动力学模拟结果进行了比较，在模拟中实际观察到傅立叶态的参数区域，即非弹性不太强的区域，得到了很好的一致性。
2009-06-03 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
Particle kinematics in a dilute, 3-dimensional, vibration-fluidized granular medium
本文报道了强振动流化的三维非弹性球系统中颗粒运动学的实验研究。通过高速视频成像跟踪介质内部的颗粒运动，产生速度分布的空间分辨测量。分布比高斯分布更宽，并且随着体积分数的增加而连续加宽。与均匀驱动系统的预测相比，这种边界驱动系统与高斯分布的偏差在符号上不同，在幅度上更大。我们还发现，随着体积分数的增加而增长的速度分量之间的相关性。
2009-12-09 cond-mat.soft
Local Rheology Relation with Variable Yield Stress Ratio across Dry, Wet, Dense, and Dilute Granular Flows
干、湿、稠密和稀颗粒流以前被认为是根本不同的，因此用不同的、在许多情况下不相容的流变学来描述。我们对颗粒流进行了广泛的模拟，包括潮湿和干燥条件、各种几何形状和驱动机制（边界驱动、流体驱动和重力驱动），其中许多是标准流变模型无法捕获的。对于所有的模拟条件，除了流体驱动和重力驱动的流动接近流动阈值，我们发现，摩尔-库仑摩擦系数$μ$标度的平方根的局部Péclet数$\mathrm{Pe}$的颗粒直径超过颗粒的平均自由程。随着减少$\mathrm{Pe}$和颗粒温度梯度$M$，这种一般标度打破，导致具有由$M$表征的可变屈服应力比的屈服条件。
2019-07-19 cond-mat.soft physics.geo-ph
Flow-history-dependent orientational relaxation in dilute polydisperse colloidal rod suspensions
Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University（冲绳科学技术大学院大学）；King Abdullah University of Science and Technology（阿卜杜拉国王科技大学）；University of the Basque Country UPV/EHU（巴斯克地区大学）；University of Cambridge（剑桥大学）
研究稀释非均质棒状胶体悬浮液在流体作用下的取向弛豫行为，揭示流史对取向弛豫动态的影响，建立基于旋转扩散系数的Péclet数模型解释实验数据。
2026-04-22 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Re-orientational dynamics of ring polymers in dilute solutions
Indian Institute of Science（印度科学研究所）
研究了七种拓扑结构不同的聚合物链在无限稀释极限下的扩散动力学，发现拓扑结构显著影响旋转扩散系数，机械键的存在减缓了旋转扩散，揭示了分子拓扑对聚合物反应动力学的作用。
2025-07-12 cond-mat.soft
Long-range correlation in sheared granular fluids
从理论上研究了三维稀颗粒流体中动量密度的空间关联函数。通过解析计算和数值模拟验证了长程相关的存在。
2008-09-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Molecular dynamics simulations of active Brownian particles in dilute suspension: diffusion in free space and distribution in confinement
在这项工作中，我们报告了一种新的方法来模拟活跃的布朗粒子（ABPs）的分子动力学（MD）模拟。浸入流体中，每个ABP由头部粒子和流体的球形幻影区域组成，微型游泳者的鞭毛在该区域起作用。活性粒子的取向受随机动力学控制，取向持续时间由旋转扩散系数决定。为了流体动力学地驱动作为推动器的活性粒子，一对主动力分别施加在头部粒子和体模流体区域上。沿颗粒取向测量的主动速度与主动力的大小成比例。活性粒子的有效扩散系数是第一次在自由空间测量，显示半定量的协议与分析结果预测的极小模型的ABPs。然后，我们转向约束势中的活性粒子的概率分布。我们发现，随着取向持续时间相对于势阱中的弛豫时间的增加，静止粒子分布经历了从玻尔兹曼型到非玻尔兹曼分布的演变。从固定的分布在限制电位，扩散系数的有效部分进行测量和比较，在自由空间中获得的，显示出良好的半定量协议，而取向的持续时间变化很大，相对于弛豫时间。
2019-02-14 cond-mat.soft nlin.AO
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
Velocity Fluctuations in Electrostatically Driven Granular Media
实验研究了静电驱动下稀颗粒气体中粒子速度的涨落。实验得到的速度分布函数在很宽的参数范围内与麦克斯韦形式有很大的偏差。我们已经发现，分布函数的尾部是一致的拉伸指数律与典型的指数的顺序3/2。分子动力学模拟与实验数据定性一致。我们的研究结果表明，这种非高斯行为是典型的大多数非弹性气体的短程和长程相互作用。
2002-05-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Orientational order and alignment of elongated particles induced by shear
实验和数值模拟研究了剪切诱导的细长粒子排列。我们表明，剪切排列的整体宏观粒子是可比的，即使在定量水平上简单的分子系统，尽管完全不同类型的粒子相互作用。我们表明，干燥的细长晶粒的优选取向形成一个小的角度与流线，独立的剪切速率跨越三十年。对于给定的颗粒形状，该角度随着颗粒的纵横比的增加而减小。剪切诱导的对齐导致颗粒材料的有效摩擦的显著减小。
2012-04-26 cond-mat.soft
Dilute Wet Granulates: Nonequilibrium Dynamics and Structure Formation
我们研究了一种由湿颗粒组成的气体，表面覆盖着一层薄液膜。动态演化是由两个粒子的相互作用，这主要是由于在干燥的颗粒气体相反的界面力。当两个湿颗粒碰撞时，形成毛细管桥，并且当桥断裂时保持完整直到一定的撤回距离，从而消耗固定量的能量。一个自由冷却系统进行非平衡动态相变从一个主要是单粒子和快速冷却的状态与不断增长的聚集体，使桥断裂成为一个罕见的事件和冷却是缓慢的。在团簇生长的早期阶段，团簇的聚集是一个自相似的过程，其分形维数约为D_f ~ 2。在稍后的时间，观察到最终吸收所有颗粒的吸收团簇。最后的簇在大尺度上是紧凑的，而在小尺度上是分形的，D_f ~ 2。
2009-06-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Two-dimensional Packing in Prolate Granular Materials
我们调查的二维包装极长（纵横比$α=L/D>10$）颗粒状材料，比较实验与蒙特卡罗模拟。具有长径比$α=12$的颗粒的平均堆积分数为$0.68\pm0.03$。我们量化的粒子的取向相关性，并找到两个粒子长度的相关长度。取向相关性衰减的函数形式在纵横比上跨越三个数量级的实验和模拟中是相同的。该函数在两个粒子长度的距离上衰减。可以识别桩中尺寸超过两个数量级的空隙。实验得到的孔隙分布函数为指数为$-β=-2.43\pm0.08$的幂律分布。在模拟桩的空隙分布不衰减作为一个幂律，但确实显示了一个广泛的尾巴。我们扩展模拟调查缩放在非常大的纵横比。几何参数预测桩数密度按$α^{-2}$缩放。模拟确实是这样缩放的，但是粒子排列使图像复杂化，实际的数量密度比预测的要大得多。
2006-08-30 cond-mat.soft
Navier-Stokes hydrodynamics of thermal collapse in a freely cooling granular gas
本文采用Navier-Stokes颗粒流体力学方法研究了二维自由冷却稀颗粒气体中团簇不稳定性的长时间行为。我们发现，在圆形容器中，均匀冷却状态（HCS）的气体失去了稳定性，通过亚临界干草叉分叉。有没有时间无关的解决方案，在超临界区域的气体密度，我们提出的分析和数值证据表明，气体发展的热崩溃不受热扩散。为了获得更多的洞察力，我们切换到一个更简单的几何形状的窄扇形容器。在这里，HCS通过跨临界分岔失去稳定性。对于某些初始条件的时间无关的非均匀密度分布集，定性类似于以前发现的窄通道几何形状。然而，对于其他初始条件，稀气体发展热塌陷不受热扩散的阻碍。我们确定的动态缩放的流动接近崩溃分析，并验证它们在流体动力学模拟。这项工作的结果意味着，在维度高于一，Navier-Stokes流体动力学的稀颗粒气体是容易有限时间密度爆破。这提供了一个自然的解释，形成密集的颗粒簇在各种最初稀释的颗粒流。
2010-06-14 cond-mat.soft physics.flu-dyn
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
Attempted density blowup in a freely cooling dilute granular gas: hydrodynamics versus molecular dynamics
最近的研究表明（Fouxon等人，2007），在理想颗粒流体动力学（IGHD）的框架中，颗粒气体的初始光滑流体动力学流动可以在有限时间内产生无限大的气体密度。表现出这种性质的精确解已经推导出来。在奇点附近，颗粒气体的压力是有限的，几乎是常数。这项工作报告的分子动力学（MD）模拟的自由冷却气体的几乎弹性碰撞硬盘，旨在确定“企图”密度爆破制度。模拟流的初始条件模仿IGHD方程的一个特定的解决方案，表现出密度爆破。我们在MD模拟中测量流体动力学场，并将其与理想理论的预测进行比较。我们发现一个显着的定量之间的协议在一个较长的时间间隔，证明存在的企图爆破制度。当试图接近奇点时，在MD模拟中观察到的流体动力学场偏离理想解的预测。为了研究奇点附近理想理论的崩溃机制，我们分别考虑梯度相关的运输和有限密度修正，扩展了流体动力学理论。
2008-01-15 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Models of granular ratchets
我们研究了一个一般的颗粒布朗棘轮模型，该模型由一个在直线上运动的非对称物体和一个被二维颗粒气体包围的颗粒气体组成，而颗粒气体又与一个外部随机驱动力耦合。我们讨论了两个由此产生的玻尔兹曼方程描述的气体和物体在稀极限，并获得一个封闭的系统的前几个时刻的系统速度分布。净棘轮漂移，其速度波动的方差和马尔可夫极限的过渡率的预测，进行了比较，数值模拟和公平的协议观察。
2009-05-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Rheological effects in the linear response and spontaneous fluctuations of a sheared granular gas
研究了定常均匀剪切流状态下稀颗粒气体温度均匀小扰动的衰减。利用基于非弹性Boltzmann方程的动力学理论，导出了微扰衰减的封闭方程。该方程包含了含时剪切流状态下气体的广义剪切粘度，因此预测了准弹性限度以外的流变效应。将理论计算结果与分子动力学模拟结果进行了比较，两者吻合较好。此外，昂萨格假设的回归波动是履行。
2012-12-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Rapid granular flows on a rough incline: phase diagram, gas transition, and effects of air drag
我们报告的实验上的整体相图的颗粒流的倾斜，重点是高倾角的平均层速度接近终极速度的单个颗粒在空气中自由下落。颗粒流的特征在于通过测量的表面速度，平均层高度，和层的平均密度作为函数的料斗开口，平面倾斜角和下游距离x的流。在大倾角时，流动在整个斜面长度上不会达到x不变的稳定状态。对于低体积流率，检测到密集和非常稀（气体）的流动状态之间的过渡。我们表明，使用真空流动通道，空气没有定性地改变相图，并没有定量地修改颗粒层的平均流速，除了在非常稀的气体相的小的变化。
2006-11-16 cond-mat.soft
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
Non-Newtonian hydrodynamics for a dilute granular suspension under uniform shear flow
本文研究了低密度气固悬浮液中的零热流密度稳态剪切层流流动（通常称为“均匀剪切流”）。固体颗粒被建模为气体的光滑硬球与非弹性碰撞，而周围的间隙流体对颗粒的动力学的影响被建模的体积阻力的装置，在悬浮液的流变模型的上下文中。该模型是通过三个不同的，但互补的路线，其中两个是理论（格拉德矩法适用于相应的玻尔兹曼方程和一个精确的解决方案的动力学模型适用于颗粒悬浮液）和其他计算（蒙特卡罗模拟的玻尔兹曼方程）。与以往的研究颗粒剪切悬浮液，我们包括在我们的格拉德的解决方案中的非线性项的应力张量的碰撞时刻与动量转移。这种理论上的改进使我们能够检测和评估垂直于层流的平面内的法向应力差。此外，动力学模型的精确解给出了速度分布函数的速度矩的显式形式。我们的理论和数值计算结果之间的比较表明，在一般的非牛顿流变特性，峰度（第四速度矩的分布函数）和速度分布的动力学模型相当强的非弹性和不太大的值（缩放）摩擦系数表征粘性阻力的良好协议。这表明我们的分析结果的准确性，使我们能够详细描述的颗粒悬浮液的流动动力学与零热通量在整个文件。
2015-11-10 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
Orientational dynamics and rheology of active suspensions in weakly viscoelastic flows
本文研究弱粘弹性剪切流中微型游泳者悬浮液的取向动力学与流变学，发现活性粘弹性应力改变 Jeffery 轨道，pusher 型游泳者可抵抗旋转，且活性与弹性响应显著放大游泳者诱导粘度，使超流态在更低体积分数下出现。
2023-09-16 cond-mat.soft physics.flu-dyn
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
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
Heterogeneous structure of granular aggregates with capillary interactions
我们研究了粘性颗粒物质的空间结构，这些颗粒漂浮在空气-液体界面上，形成无序的紧密堆积，其间有孔隙。在锥形容器中缓慢降低界面以均匀压缩并研究系统作为面积分数$ϕ$的函数。我们发现，与Voronoi细胞相关的自由区分布显示出显着的指数尾，表明更大的异质性与随机分布相比，在低$ϕ$与交叉向$Γ$-分布作为$ϕ$增加。此外，我们发现显着的短程有序测量的径向相关函数和取向序参数，即使在低和中间$ϕ$，这是不存在的，当粒子只相互作用的空间。
2010-07-23 cond-mat.soft
Shear Induced Orientational Ordering in Active Glass
自推进粒子的密集集合体，也被称为活性或活性玻璃，在我们周围比比皆是，覆盖不同的长度和时间尺度：从细胞质到组织，从细菌生物膜到交通堵塞，从Janus胶体到动物群。由于结构上的无序和强烈的非平衡性，这些系统表现出了迷人的动力学和力学性质。利用广泛的分子动力学模拟和一些不同的动力学和力学序参量，我们区分了剪切模型活性玻璃体系中的三种动力学稳态：（a）无序相，（b）推进诱导有序相，和（c）剪切诱导有序相。我们补充这些观察与分析理论的基础上onan有效的单粒子福克-普朗克描述合理化的存在的新的剪切诱导取向有序行为在我们的模型活性玻璃体系，没有explicitaligning相互作用，例如Vicsek型。这种有序现象发生在大的持续时间限制，并可能只通过施加稳定的剪切。使用Fokker-Planck假设，我们可以在没有任何拟合参数的情况下对单个粒子位置和方向的联合分布进行可检验的预测。这些预测与直接数值模拟测量的联合分布相吻合。我们的研究结果对于探索致密活性胶体和堵塞的活性颗粒物质体系的流变学响应的实验是相关的。
2021-01-26 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A sidewall friction driven ordering transition in granular channel flows: Implications for granular rheology
我们报告了从无序状态到有序状态的过渡，在几乎单分散的颗粒状物质的流动中流动的倾斜通道与凹凸不平的基础，在离散元方法模拟。对于低的颗粒侧壁摩擦系数，颗粒是无序的，并获得Bagnold速度分布。然而，对于高侧壁摩擦，获得有序状态，其特征在于颗粒的分层和每层中颗粒的六方堆积。由局部键取向序参量量化的有序化程度在通道的截面中变化，在侧壁附近具有最高的有序化。流动转变显著影响局部流变学：与无序状态相比，有序状态下的有效摩擦系数较低，并且填充分数较高。一个简单的模型，结合当地订购的程度，示出描述系统的流变学。
2017-06-17 cond-mat.soft
Structural Order Drives Diffusion in a Granular Packing
Université de Lorraine（洛林大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；Université de Liège（列日大学）
研究结构有序性如何影响二维储料仓中双组分颗粒材料的流动，发现晶化显著增强扩散长度，揭示了局部结构组织与宏观流动行为的关系。
2025-07-01 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dynamical collective memory in fluidized granular materials
最近的实验与旋转扩散的探针在振动的颗粒介质中揭示了丰富的场景，从稀气体到稠密的液体与笼效应和意想不到的超扩散行为在大的时间。在这里，我们设置了一个模拟，定量再现实验观察，并允许我们调查主机颗粒介质，在实验中不可行的任务的属性。我们发现了一个持久的集体旋转模式，出现在高密度和低颗粒温度：介质的宏观部分缓慢旋转，随机切换方向后，很长一段时间。这种主介质的旋转模式是探针超扩散的起源。集体运动在中间时刻（在笼子阶段）伴随着一种动力学不均匀性，然后在后期（超扩散开始时）波动强烈减少。
2019-07-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Mpemba effect in a sheared granular gas with velocity-dependent restitution
Tokyo University of Agriculture and Technology（东京农工大学）
研究了速度依赖性恢复系数的稀疏剪切颗粒气体中的Mpemba效应，通过基于Grad的矩方法的动能理论分析了剪切速率突然变化后的弛豫动力学，发现初始温度较高但起始状态为各向同性的系统比起始处于剪切稳态的系统弛豫更快，展示了温度演变中的明显Mpemba效应，并进一步展示了粘度Mpemba效应，通过弛豫曲线的交叉现象，多交叉现象由恢复系数的速度依赖性引入的额外内在时间尺度导致，为驱动颗粒气体中的多重Mpemba效应提供了最小的动能机制。
2026-05-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Thermal diffusion segregation of an impurity in a driven granular fluid
本文研究了杂质在两种\emph{steady}态下在受驱颗粒流体中的分凝。在第一状态下，粒状气体由具有傅立叶型轮廓的随机体积力场驱动，而在第二状态下，粒状气体以这样的方式被剪切，即非弹性冷却被粘性加热平衡。我们比较的理论结果，从解决方案的（非弹性）Boltzmann方程的Navier-Stokes（NS）阶与直接蒙特卡罗模拟（DSMC）方法和分子动力学（MD）模拟。良好的协议之间的理论和模拟，这提供了强有力的证据NS颗粒流体动力学的可靠性，这些稳定状态（包括杂质的动态），即使在高非弹性。此外，在中度densitis颗粒流体中的热扩散的初步结果也被提出。对于稀释气体\cite{VGK14}，在这种更一般的情况下也发现了极好的一致性。
2014-07-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Kinetic theory of discontinuous shear thickening for a dilute gas-solid suspension
本文发展了一个简单剪切作用下稀相气固悬浮体系的动力学理论。借助于相应的Boltzmann方程，发现流动曲线（应力-应变率关系）具有S形，对于颗粒悬浮液，它是从牛顿流体到Bagnoldian流体的交叉，对于由弹性颗粒组成的悬浮液，它是从牛顿流体到粘度与剪切速率的平方成正比的流体的交叉。流动曲线中S形的存在直接导致了剪切增稠的不连续。该DST对应于动力学温度在淬火状态和点燃状态之间的不连续转变。对硬球的事件驱动Langevin模拟结果与理论结果完全一致，不需要任何拟合参数。模拟证实了DST发生在均匀剪切态的线性不稳定区域。
2019-06-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Spatial distribution functions of random packed granular spheres obtained by direct particle imaging
我们测量的两点密度相关性和Voronoi细胞分布的周期性剪切颗粒球获得的荧光技术，并比较它们与无摩擦球的随机堆积。我们发现，径向分布函数$g(r)$捕获的Percus-Yevick方程的初始体积分数$ϕ=0.59$。然而，由于随着$ϕ$向随机紧密堆积增加，第二峰分裂，观察到小但系统的偏差。的Voronoi自由体积的分布偏离假设的$Γ$分布，和取向的顺序度量$Q_6$显示无摩擦球的数值结果相比，混乱。总的来说，这些措施显示出显着的相似性随机堆积的颗粒和无摩擦球，但一些系统的差异。
2010-01-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Frictional Granular Matter: Protocol Dependence of Mechanical Properties
摩擦颗粒物质的理论处理通常假设引用经典弹性理论来描述其粗粒度的力学性质是合理的。在这里，我们表明，实验和数值模拟的基础上，这是一般的情况下，因为应力自关联函数衰减比弹性格林函数更慢。理论上表明，标准弹性衰减要求压力和扭矩密度波动是正常的，其中可能有一个是超均匀的。然而，普通的压缩摩擦组件表现出异常的压力波动，不符合中心极限定理。这种故障的物理学与在堵塞之前从稀释配置压缩期间材料中建立的相关性有关。通过改变压缩的协议，可以观察到不同的压力波动和应力自相关衰减在大尺度上。
2020-10-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Soft granular matter
我们考虑一个小的硬珠或硬纤维浸在一个非常软的凝胶能够承受大的弹性形变稀释系统。由于其低至非常低的剪切模量，该系统对小的力非常敏感。我们计算了一个恒定的体积力，夹杂物重量引起的局部变形。我们解释了这种变形可以通过使用类似于PIV方法（粒子图像测速）的技术来显示透明流体中的复杂速度场。
2014-05-01 cond-mat.soft
Chaoticity of the Wet Granular Gas
在这项工作中，我们推导出的Kolmogorov-Sinai熵的稀湿颗粒物质，适用于任何空间维度的解析表达式。颗粒被建模为硬球和润湿液体的影响是根据毛细管模型，其中耗散是由于毛细管桥的滞后凝聚力描述。Kolmogorov-Sinai熵是关于密度展开的。我们发现当加入液体时，首项迅速增加。这证明了颗粒动力学对湿度的敏感性，并表明液体显着增加了颗粒气体的混沌性。
2007-05-22 cond-mat.soft
Long Range Correlations in Granular Shear Flow I: Numerical Evidence
我们研究了颗粒剪切流中长程相关性的出现。通过增加模拟颗粒流的密度，我们观察到一个自发的过渡，从稀制度，其中的相互作用是由二元碰撞为主，到一个密集的制度，其特征在于大型的力网络和集体运动。随着密度的增加，由于碰撞的耗散性质，相互作用的颗粒倾向于形成同时接触的网络。我们通过测量颗粒力之间的相关性来量化这些网络的大小，并发现随着网络大小的增加，接触力的统计数据发生了巨大的变化。
2006-12-28 cond-mat.soft
Shear viscosity for a moderately dense granular binary mixture
本文测定了均匀剪切流中光滑硬球的中等密度粒状二元混合物的剪切粘度。分析的基础是Enskog动力学方程，首先通过Chapman-Enskog方法解析求解，直到非强迫系统以及高斯恒温器驱动的系统的剪切速率的一阶。在弹性的情况下，实际的评估需要一个Sonine多项式近似。在领导秩序，我们确定的剪切粘度的控制参数的问题：固体分数，组成，质量比，尺寸比和恢复系数。动力学和碰撞转移的剪切粘度的贡献被认为是。为了探讨的准确性的Chapman-Enskog的结果，Enskog方程，然后数值求解系统驱动的高斯恒温器通过扩展到稠密气体的著名的直接模拟蒙特卡罗（DSMC）方法的稀释气体。理论和模拟之间的比较表明，在一般的参数空间的一个很大的区域上的一个很好的协议。
2003-06-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Coarsening in granular systems
我们回顾了一些有代表性的例子，颗粒实验或模型相分离，伴随着域粗化，是一个相关的现象。我们首先阐明了内在的非平衡，或非热，颗粒介质的性质。此后，稀释系统，所谓的“粒状气体”进行了讨论：理想化的动力学模型，如在冷却制度的非弹性硬球的气体，是最佳的游乐场，以研究相关的结构，如剪切模式，涡和集群的缓慢增长。在流化实验中，已经观察到液-气或固-气分离。在单层颗粒的情况下，相共存和粗化出现在几个不同的设置，与机械或静电能量输入。唯象模型描述，甚至定量，几个实验措施，无论是粗化动力学和不同的颗粒相之间的动态过渡。基本的双稳态的起源一般与颗粒流体力学计算的负压缩性有关，即使对该机制的理解还远未完成。在重要的工业应用中，一个相关的问题涉及混合物的分层或分离，例如在旋转的滚筒中或在水平振动的板上。最后，具有许多重要应用的高密度颗粒材料的压实问题通常用粗化动力学来描述：在那里，未对准的颗粒的气泡蒸发，允许最佳排列的岛的合并和总占用体积的逐渐减少。
2015-04-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Force Chain Evolution in a Two-Dimensional Granular Packing Compacted by Vertical Tappings
利用光弹圆盘实验研究了垂直敲击二维颗粒堆积中力链演化的统计特性。在本实验中，将敲击的颗粒填料逐渐压实。在压实过程中，通过测量由组构张量导出的偏量各向异性来量化颗粒构型的各向同性，然后通过测量颗粒间力和力链取向序参量来量化力链结构的演化。随着填充率的增加，颗粒间力增加，并最终饱和到一个渐近值。此外，晶粒的配置和力链结构成为各向同性随机的退火诱导的压实进行。相反，力链的总长度保持不变。从这些参数的相关性，我们发现两个关系：（i）的晶粒结构的各向同性和力链取向的无序之间的正相关性，和（ii）之间的颗粒间力的增加和力链取向的无序性的负相关性。这些关系是普遍举行，无论粒子运动的模式有/没有对流。
2018-03-03 cond-mat.soft
Microstructural understanding of the length and stiffness dependent shear thinning in semi-dilute colloidal rods
含有低浓度细长胶体棒的复杂流体可以显示出高粘度，而需要很少的流量来稀释流体。这一特征使得细长棒在工业应用和生物学中成为必不可少的成分。虽然这种行为强烈依赖于杆的长度，到目前为止，没有直接的关系可以确定。我们采用了一个图书馆的丝状病毒研究杆的大小和灵活性的零剪切粘度和剪切稀化行为的影响。流变学和小角度中子散射数据进行比较，理想的刚性棒，其中包括一个完整的剪切诱导膨胀的限制的标准理论的修订版。虽然较早预测的长度独立的前因子的限制旋转扩散系数被证实通过改变杆的长度和浓度，修改后的理论正确预测的剪切稀化行为以及潜在的取向顺序。这些结果可以直接应用于了解基于棒状胶体的多种体系和设计新材料。
2019-10-18 cond-mat.soft
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
