Projectile interactions in granular impact cratering
我们提出的证据之间的相互作用的球和容器的边界，以及两个球之间，介导的颗粒介质在撞击坑。底部边界的存在仅对具有浅填充的低跌落高度影响最终穿透深度，在这种情况下，令人惊讶的是，穿透变得更深。相比之下，侧壁的存在导致较少的穿透，并且还导致有效的排斥。两个球并排下落时也有斥力。
2008-06-04 cond-mat.soft
Projectile-shape dependence of impact craters in loose granular media
我们报告的圆柱形弹丸从休息下降到一个干燥的，非粘性颗粒介质的穿透。圆柱体的长度、直径、密度和尖端形状都有明显的变化。对于深穿透，与圆柱体直径相比，数据折叠成单个标度律，其随总滴距的1/3幂、圆柱体长度的1/2幂和圆柱体直径的1/6幂而变化。对于浅穿透，射弹形状起着至关重要的作用，更尖锐的物体穿透更深。
2003-09-06 cond-mat.soft
Effect of the repulsion between twin granular impactors on crater's aspect ratio: preliminary findings
University of Havana（哈瓦那大学）；Espoleta Tecnologías, S. R. L.（Espoleta 科技有限公司）；IMRE, University of Havana（哈瓦那大学 IMRE）
研究双颗粒冲击体之间的排斥作用对陨坑长宽比的影响，揭示颗粒床制备协议对实验结果的重要性。
2025-12-21 cond-mat.soft physics.app-ph
Morphological Study of Granular-Granular Impact Craters through Time-of-Flight Cameras: from Concept to Automation in Python
Universidad Autónoma de San Luis Potosí（圣路易斯波托西自治大学）；Gran Sasso Science Institute（格兰萨索科学研究所）
本研究提出使用飞行时间相机（Microsoft Kinect One）获取深度数据，并发布Python库craterslab自动化分析颗粒-颗粒撞击坑形态，通过重建3D地形图实现高效且准确的系统研究。
2023-10-20 astro-ph.EP cond-mat.soft
Role of the granular nature of meteoritic projectiles in impact crater morphogenesis
通过新颖的体积直径纵横比图，我们思考目前的概念陨石坑形态分析陨石坑数据从光束爆炸，超高速碰撞和下降的实验，并比较它们与陨石坑数据从三个卫星（月球，木卫四，木卫三）和我们自己的实验结果。我们发现的独特的体积-直径比例定律使我们得出结论，卫星和行星上的简单和复杂陨石坑可能是由颗粒碰撞形成的，复杂陨石坑中的中心峰和圆顶是由部分撞击抛射体的动态限制形成的，而不是由目标地形的隆起形成的。对小行星和复杂陨石坑内的中央山峰和圆顶进行的粒度分析表明，巨石的大小分布与我们的假设一致，即陨石坑内部特征是颗粒撞击物的残余。
2013-02-19 astro-ph.EP cond-mat.soft
Morphology Scaling of Drop Impact onto a Granular Layer
我们调查的影响，一个自由下落的水滴到颗粒层。首先，我们构建了一个相图的弹坑形状的两个控制参数，冲击速度和晶粒尺寸。低速撞击会在蓬松的颗粒状目标上形成更深的圆柱形弹坑。在高速撞击之后，我们观察到一个高于初始表面水平的凸起，而不是一个陨石坑。在中等冲击速度范围内也可以观察到内圈。定量地，我们发现了一个由撞击速度和颗粒层与水滴的密度比组成的无量纲数的弹坑半径的标度律。这个比例表明水滴变形对理解陨石坑形态至关重要。
2010-05-12 cond-mat.soft physics.geo-ph
Air jet impact craters on granular surfaces: a universal scaling
本文通过系统实验研究湍流空气射流在颗粒表面形成的撞击坑，提出由射流、几何与颗粒参数构成的普适纵横比标度律，并发现新的水滴状地下坑现象。
2024-10-24 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Hydrogel sphere impact cratering, spreading and bouncing on granular media
水凝胶球体撞击到颗粒状目标上导致球体变形和在颗粒状表面上形成称为撞击坑的突出地形特征。我们调查的火山口的形成和缩放，连同通过进行一系列的实验，不同的杨氏模量$Y$和冲击速度$U_{0}$的水凝胶球，和颗粒状目标的包装分数和粒度的球体的传播直径和后的冲击动力学。我们确定如何陨石坑的直径和深度取决于$Y$，并发现数据是一致的，从早期的实验中使用液滴和硬球。最具体地说，我们发现，火山口直径数据是符合幂律，其中的幂指数变化更急剧时，$Y$成为小于$200$帕。接下来，我们介绍了一个估计的一部分的影响动能，在冲击过程中存储在弹性能量，从而纠正的能量，仍然可用于陨石坑的形成。随后，我们确定的水凝胶球的变形，并发现，归一化的扩散直径数据很好地崩溃，从初始的动能对表面和弹性能量的能量平衡引入等效速度。最后，我们观察到，在一定的中间值的杨氏模量和冲击速度，粒子从弹坑反弹。我们确定的相图，并解释我们的研究结果从比较的弹性毛细血管的传播时间和影响的持续时间。
2021-04-01 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Craters Formed in Granular Beds by Impinging Jets of Gas
当气体射流垂直撞击颗粒床并形成火山口时，颗粒可能会通过几种不同的机制移动：粘性侵蚀，扩散气体喷发，承载能力失效和/或扩散驱动剪切。这些机制的相对重要性取决于气体的流动状态、颗粒材料的机械状态和其他物理参数。在这里，我们报告的研究在两个特定的制度：粘性侵蚀形成冲刷坑作为一个功能的颗粒大小和重力;和承载能力故障形成深瞬态火山口作为土壤压实的功能。
2009-05-29 astro-ph.EP cond-mat.soft physics.flu-dyn
Scaling laws for the oblique impact cratering on an inclined granular surface
虽然大量的天文陨石坑实际上是由倾斜表面上的倾斜撞击产生的，但大多数模拟撞击陨石坑的实验室实验都是通过垂直撞击水平目标表面来进行的。在以往的斜撞击和倾斜地形效应的研究中，实验中只改变了撞击角$φ$或目标倾角$θ$中的一个。因此，我们通过系统地改变$φ$和$θ$来进行撞击坑实验。用直径为$D_{\rm i}=6$ ~mm的固体弹丸撞击砂土表面，撞击速度范围为$v_{\rm i}=7$ -- $97$ ~m~s $^{-1}$。根据实验结果，我们在$Π$ -群标度的基础上发展了弹坑尺度的标度律。因此，弹坑的尺寸，如空腔体积、直径、纵横比和深径比，可以通过$\sin φ$和$\cos θ$以及通常的撞击参数（$v_{\rm i}$、$D_{\rm i}$、射弹密度和表面重力）来换算。最后，我们考虑了所获得的标度律在估计撞击条件（例如，撞击速度和撞击角度）。
2019-07-14 astro-ph.EP cond-mat.soft
Jet-induced cratering of a granular surface with application to lunar spaceports
对火箭羽流对月壤的侵蚀进行了实验研究。这已经确定了在大部分的沙子作为一个重要的，但以前未被认识到的机制侵蚀动力学的扩散驱动流。它还表明，慢政权弹坑是由沙子的再循环在扩大的几何形状的弹坑。标度关系和侵蚀机制的特点是详细的慢政权。扩散驱动的流动发生在缓慢和快速政权的陨石坑。由于月球侵蚀理论以及阿波罗和维京时代的压力撞击坑理论中忽略了扩散驱动的流动，这些理论不可能完全正确。
2009-06-01 astro-ph.EP cond-mat.soft physics.flu-dyn
Mobility in immersed granular materials upon cyclic loading
我们研究的流动性的对象嵌入在一个浸没的颗粒填料，并进行循环载荷。在这个目标中，我们进行了实验，使用玻璃珠浸泡在水中和一个水平板进行循环上举力。在不同的循环力的频率和振幅进行的测试证据的三个流动性制度的发展，使板保持几乎不动，稳步向上移动或缓慢向上蠕动。结果表明，当频率增加时，在较低的力值下可以发生稳定的板块上抬。我们提出了一种解释，这种频率削弱行为的基础上力松弛实验和理论粘弹塑性力学模拟的流动性响应的分析。这些结果和分析指出了固有的差异，在流动性之间的响应稳定和循环加载浸没粒状材料。
2020-05-07 cond-mat.soft
Subsurface pulse, crater and ejecta asymmetry from oblique impacts into granular media
本研究通过104 m/s斜向撞沙实验，揭示了撞击角对地下地震脉冲强度的显著影响及相关不对称特征，并提出了脉冲峰值振幅的估算方法。
2023-09-23 astro-ph.EP astro-ph.IM cond-mat.soft
Crater formation during raindrop impact on sand
雨滴撞击颗粒床后，雨滴和目标都会变形，形成一个弹坑。在最初的，短暂的，达到最大弹坑深度的阶段之后，弹坑向外扩大，直到达到最终的稳定形状。通过改变撞击速度的下降和床的堆积密度，我们发现，雪崩的颗粒是重要的，在第二阶段，因此，影响最终的火山口形状。在以前的论文中，我们介绍了一个估计的冲击能量单独进入砂变形，在这里，我们表明，瞬态和最终的火山口直径崩溃与此数量的各种包装密度。然而，瞬态火山口的纵横比改变的包装分数的变化。
2017-05-31 cond-mat.soft
Friction and dilatancy in immersed granular matter
滑动板在薄颗粒层上的摩擦服从阿蒙顿-库仑定律。我们提出了一个大的实验结果表明，在几十年的值，有效的动态摩擦系数既不依赖于间隙流体的粘度，也不依赖于剪切层中的珠的大小，这证实了在很宽的实验参数范围内的固-固摩擦的类比。我们准确地确定了颗粒层的粘性，这依赖于晶粒尺寸和滑块速度可以定性地考虑整个浆料的流变行为。然而，额外的结果，通过化学处理的晶粒表面的改性后得到的，表明颗粒物质的流动特性的理论描述，即使浸入，需要考虑到晶粒表面的详细特性。
2008-06-10 cond-mat.soft
Jet-induced 2-D crater formation with horizontal symmetry breaking
我们调查的形成一个陨石坑的2-D床的颗粒状物质的喷射的冲击气体，由一个逆行的火箭降落在行星表面的问题的动机。陨石坑的特点是深度和形状，因为它的演变，以及由水平位置的陨石坑底部。陨石坑往往会随着时间的推移而增长，这在相关实验中很常见。我们还观察到在某些明确定义的条件下的水平对称性破缺，正如我们将证明的那样，这可能对月球或行星着陆器具有相当大的实际意义。我们目前的数据，这些非对称状态的演变，并试图深入了解背后的机制的破环分岔。
2013-09-04 cond-mat.soft
Drag force in immersed granular materials
我们调查的阻力作用在大型物体上移动通过颗粒填料浸在水中。在这个目标中，我们进行了隆起实验，包括拔出水平板在一个规定的速度垂直。在这些测试中，我们观察到阻力在低位移时达到峰值，然后衰减。结果表明，阻力峰值随速度的增大而增大，并与板的尺寸和颗粒直径有关。我们确定这些属性的经验标度律，并引入达西流机制，可以解释它们。此外，我们进行了涉及突然停止板块运动的测试，这证明了拖曳力随着时间的推移逐渐松弛。我们讨论如何粘弹塑性力学模拟可以重现这些动态。这些结果和分析突出了干燥和浸没颗粒材料之间的拖曳力的根本差异。
2020-04-26 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
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
Centroid migration on an impacted granular slope due to asymmetric ejecta deposition and landsliding
对于一个基本的了解地形松弛发生在倾斜表面的陆地机构，我们分析了撞击产生的陨石坑形状的倾斜颗粒（干砂）层。由于不对称的喷出物沉积后的滑坡，冲击斜面的坡度可以放松。利用固体弹丸撞击倾斜干砂层的实验结果，测量了不对称撞击坑引起的质心偏移距离。我们发现，质心迁移距离$x_\mathrm{mig}$规范化的陨石坑短轴直径$D_\mathrm{cy}$可以表示为一个函数的初始倾角的目标$\tanθ$，有效摩擦系数$μ$，和两个参数$K$和$c$的特征不对称的喷出物沉积和倾斜的影响：$x_\mathrm{mig}/D_\mathrm{cy}=K \tanθ/(1-(\tanθ/μ)^2)+c$，其中$K=0.6$，$μ=0.8$，和$c=-0.1$到$0.3$。这一结果与以前的一项研究认为，不对称喷出物沉积的影响是一致的。所得结果为分析行星表面斜坡地形的退化提供了基础信息，例如由于微撞击累积而导致的陨石坑形状退化。
2020-12-20 astro-ph.EP cond-mat.soft
Simple model for reverse buoyancy in a vibrated granular system
浸没在均匀颗粒系统中的大型物体在受到振动时会发生迁移。在某些条件下，大而重的物体会上升，而类似的轻物体会沉到底部。这就是所谓的反向浮力。我们报告了一个实验研究，这种奇异的行为，一个大的球体沉浸在一个深颗粒床。提出了一个简单的机制来描述一个球的运动，在一个垂直振动的颗粒系统。当观察到反向浮力时，所测量的浸没物体的垂直速度作为其密度的函数，表现出简单的行为。通过考虑浮力和摩擦阻力的一维力学模型，我们得到了重物的上升速度和轻物体的下沉速度。该模型产生了一个很好的定性和定量的协议与实验。
2002-11-06 cond-mat.soft
Raindrop impact on sand: a dynamic explanation of crater morphologies
当液滴撞击在颗粒状基底上时，侵入物和目标都变形，在此期间液体可以渗透到基底中。这三个方面共同区别于文献中的其他撞击现象。我们进行高速，双激光轮廓测量和解开的动力学分为三个方面：在冲击过程中的基板的变形，液滴的最大传播直径，和液体渗透到基板。通过系统地改变基板的冲击速度和填充分数，（i）基板变形表示一个临界填充分数$ϕ^*\approx 0.585$ ;（ii）最大液滴扩散直径被发现与韦伯数的比例由基板变形校正;和（iii）关于液体渗透的模型被建立，并用于解释所观察到的火山口形态转变。
2015-06-25 cond-mat.soft
Kinetic theory of granular particles immersed in a molecular gas
测定了浸入分子气体中的非弹性硬球的稀气体输运系数。我们假设颗粒气体的数密度比周围分子气体的数密度小得多，因此后者不受固体颗粒存在的影响。在这种情况下，分子气体可以被视为在固定温度下的弹性硬球的恒温器（或浴）。这个系统（粒状气体恒温浴的弹性硬球）可以被认为是一个可靠的模型，用于描述颗粒负载悬浮液的动态特性。玻尔兹曼动力学方程是本工作的出发点。第一步是在微扰方案中引入参考态，即齐次态。颗粒温度和峰度的均匀稳定状态下得到的理论结果进行了比较，对蒙特卡罗模拟显示出良好的协议。然后，Chapman-Enskog方法被用来解决玻尔兹曼方程的空间梯度的一阶。正如预期的那样，颗粒气体的Navier-Stokes-Fourier输运系数给出了一组耦合的线性积分方程的解，该方程通过考虑Sonine多项式展开中的主导项来近似求解。我们的研究结果表明，传输系数的恢复恢复系数的依赖关系是完全不同的间隙分子气体的影响被忽略时发现（干颗粒气体）。当颗粒比气体颗粒重得多（布朗极限）时，输运系数的表达式与以前由Fokker-Planck方程导出的表达式一致。最后，线性稳定性分析的齐次稳定状态进行表明，该状态总是线性稳定的。
2021-10-28 cond-mat.soft
Transient Rheology of Immersed Granular Materials
在这封信中，我们研究了浸没颗粒流的瞬态流变行为的淹没颗粒柱崩溃的实验和相应的数值模拟。采用格子玻尔兹曼方法（LBM）结合离散元方法（DEM）进行了数值模拟，得到了颗粒坍塌过程中不同位置和时间的应力和变形情况。我们推导出一个新的无量纲数$\mathcal{G}$，它可以统一所有模拟数据点的瞬态颗粒流在不同制度的流变学。$\mathcal{G}$平滑地从惯性数转换为粘性数，统一了流变定律的两个极端。我们还表明，需要引进的动应力，以实现一个普遍的关系。研究结果建立了一个瞬态本构框架的粘惯性颗粒流和更好地了解颗粒流体混合物在自然和工程情况下是很重要的。
2022-06-06 cond-mat.soft physics.flu-dyn
A novel experimental setup for an oblique impact onto an inclined granular layer
研制了一种新颖的颗粒碰撞实验装置，该装置可以系统地改变固体弹丸的入射角和靶颗粒层的倾角。尽管大多数自然撞击坑事件发生在具有各种入射角的倾斜表面上，但还没有任何关于倾斜撞击在倾斜目标表面上的实验。为了进行系统的撞击实验，必须开发一种新的实验装置。因此，我们建立了一个装置的冲击实验中，入射角和倾角都可以独立地变化。射弹喷射装置将直径为6 mm的塑料球加速到$v_i\simeq 100$ ~m~s $^{-1}$的撞击速度。注射单元的筒体由三维打印机制成。冲击动力学由高速摄像机捕获，以直接测量冲击速度和入射角。还测量了弹丸的回弹动力学（恢复系数和回弹角）。最后的陨石坑形状测量使用线激光轮廓仪安装在电动阶段。通过使用该系统扫描表面，可以构建三维火山口形状（高度图）。根据测量结果，我们可以定义和测量火山口的特征量。对恢复动力学的分析结果作为一个例子，系统的实验，使用开发的系统。
2020-01-07 astro-ph.EP cond-mat.soft physics.ins-det
Rheology of granular particles immersed in a molecular gas under uniform shear flow
本文通过Grad矩方法求解Boltzmann方程，研究了浸没在分子气体中的非弹性硬球稀薄气体在均匀剪切流下的非牛顿输运性质，发现高质量比下存在不连续剪切增稠效应，且理论结果与模拟高度吻合。
2024-05-07 cond-mat.soft
Bulldozing an immersed granular material in a confined channel
University of Oxford（牛津大学）；The Australian National University（澳大利亚国立大学）；Max Planck Institute for Dynamics and Self-Organization（马克斯·普朗克动力学与自组织研究所）；University of Bristol（布里斯托大学）；University of Cambridge（剑桥大学）；Swansea University（斯旺西大学）
本文针对通道中活塞推压浸没沉积颗粒材料的问题，构建耦合薄膜的降阶连续介质模型，结合数值求解与实验，探究壁面摩擦等因素的相互作用及模型的有效性与局限性。
2026-08-13 cond-mat.soft physics.flu-dyn
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
Rheological and Photoelastic Response of Hydrated Soft Granular Particles
University of Colorado Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）；University of Bristol（布里斯托大学）；University of Cambridge（剑桥大学）
本文总结了浸没光弹性颗粒材料中力解析的现状，介绍了表征水合光弹性颗粒流变和光学性质变化的技术，并报告了在浸没实验中使用光弹性颗粒的注意事项。
2026-07-01 cond-mat.soft
Impact of a Liquid Drop on a Granular Medium: inertia, viscosity and surface tension effects on the drop deformation
提出了液滴撞击颗粒介质的实验研究方法。使用四种液体来改变物理性质：纯蒸馏水、2种浓度（1：1和1：2 v/v）的甘油水和浓度为0.1 g/l的吐温20水。改变液滴自由降落高度以获得10至2000之间的韦伯数（We）。结果表明，获得的弹坑形貌高度依赖于撞击液滴动能E_{K}。液滴扩散、后退和吸收过程中的不同行为被强调为流体粘度和表面张力的函数。实验吸收时间也评论和比较简化的理论模型。液滴最大延伸和弹坑直径分别与$We^{1/5}$和$E_K^{1/5}$成比例。在这两种情况下，发现的依赖性小于文献中报道的：$We^{1/4}$为固体或颗粒表面的下降影响和$E_K^{1/4}$为球形固体颗粒介质的影响。
2010-09-09 cond-mat.soft physics.flu-dyn physics.geo-ph
Equivalence of fluctuation-dissipation and Edwards' temperature in cyclically sheared granular systems
利用X射线层析成像得到的颗粒轨道数据，确定了循环剪切颗粒系统中的两种有效温度。第一个是从波动耗散定理，它涉及到较轻的示踪剂粒子浸没在系统中的扩散和流动性。第二个是通过包装体积波动定义的Edwards压实度。我们发现这两个温度之间的强大的优秀协议，独立的示踪剂的类型，循环剪切振幅，和颗粒表面粗糙度。我们进一步阐明，在颗粒系统的粘性阻力是由于局部接触几何的对称性破缺。
2022-09-21 cond-mat.soft
Granular Dynamics during Impact
我们研究的影响，一个弹丸到床上的3毫米颗粒浸没在一个指数匹配的流体。具体来说，我们改变样品上的预应变量，加强系统内的力链。我们发现这只影响线性深度依赖项的前因子在阻止力。因此，我们把这一项归因于物质内部的压力，而不是有时所认为的颗粒-侵入物摩擦。使用激光片扫描技术来可视化内部颗粒运动，高速摄像机和颗粒跟踪，我们可以测量整个撞击事件中每个颗粒的轨迹。微观上，我们的研究结果表明，较弱的初始力链的结果在更不可逆的，在冲击过程中的塑性重排，这表明颗粒之间的静摩擦确实发挥了很大的作用，在颗粒材料内的能量耗散。
2014-04-04 cond-mat.soft
Dynamic self-assembly and patterns in electrostatically driven granular media
我们表明，由金属微粒组成的颗粒状介质浸入在一个导电性差的液体在强直流电场自组装的丰富多样的新相。这些阶段包括静态沉淀：蜂窝和维格纳晶体;和新的动态冷凝：环形涡和脉动环。所观察到的结构被解释为带电颗粒气体和液体中的电流体动力学对流之间的相互作用。
2002-11-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Hydrodynamics of a Granular Gas in a Heterogeneous Environment
我们分析了一个低密度合奏的相同的宏观粒子浸没在一个活跃的流体的输运性质。颗粒被建模为非弹性硬球（粒状气体）。采用非均匀随机恒温器对非均匀主动流体进行建模。理论结果与相应的动力学方程的数值解（直接模拟蒙特卡罗方法）进行了验证。我们显示了一个稳定的流动系统中，准确描述的Navier-Stokes（NS）流体力学，即使是高非弹性。令人惊讶的是，我们发现，NS流体动力学为这种流动的偏差更强的非弹性降低。主动流体作用在这里建模与非均匀波动的体积力。这是一个相关的结果，因为粒子在复杂环境中的流体动力学，如生物拥挤的环境，仍然是一个激烈争论的问题。
2017-10-14 cond-mat.soft
Diffusion of intruders in granular suspensions: Enskog theory and random walk interpretation
本文通过Enskog理论和随机游走解释，研究颗粒悬浮液中入侵者的扩散系数，发现第二Sonine近似与模拟高度一致，并揭示碰撞效应显著影响扩散。
2023-08-01 cond-mat.soft
Hydrodynamic model for particle size segregation in granular media
本文提出了一个颗粒材料中“巴西坚果”尺寸偏析的流体力学理论模型。本文给出了一个大的入侵粒子浸没在一个介质中的单分散流化小颗粒的上升速度的解析解。我们提出了一种新的机制，这种颗粒尺寸偏析由于浮力所造成的密度变化，来自当地的“颗粒温度”的差异。由于非弹性碰撞而引起的能量耗散改变了粒子的迁移率，这导致了与人们对弹性系统所期望的不同的行为。使用我们的模型，我们可以解释的尺寸比依赖的向上速度。
2002-02-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Rate-dependent Stick-slips in Steady Shearing: Signature of Transition between Granular Solid and Fluid
尽管对光滑的颗粒流体流动或在慢极限下的固体状变形进行了广泛的研究，但这两个极端之间的变化在很大程度上仍未被探索。通过系统地研究稳定剪切下紧密堆积颗粒的波动，我们确定了一个过渡区与突出的粘滑雪崩。建立了状态图，提出了一种基于颗粒间摩擦和颗粒尺寸对速度依赖性的无量纲剪切速率。与流体浸没的颗粒被限制在一个固定的体积和被迫“流动”的粘性数字$J$几十年低于报告值，我们回答了如何颗粒系统可以过渡到制度的固体-固体摩擦，超越现有的范例的基础上悬浮液流变学。
2020-11-15 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Vane rheology of a fiber-reinforced granular material
本研究采用叶片几何结构探究柔性纤维对屈服应力以上颗粒-纤维混合物流动行为的影响，发现有效摩擦系数随纤维体积分数线性增长、随纤维长径比指数增长，为相关流动特性研究提供了新基础见解。
2025-06-13 cond-mat.soft
Tracer Diffusion in Granular Suspensions: Testing the Enskog Kinetic Theory with DSMC and Molecular Dynamics
Universidad de Almería（阿尔梅里亚大学）；Universidad de Extremadura（埃斯特雷马杜拉大学）
研究颗粒气体中示踪粒子的扩散，结合DSMC和分子动力学模拟，验证Enskog动力学理论在不同摩擦参数和颗粒质量下的可靠性。
2026-03-04 cond-mat.soft
Effect of interstitial fluid on the fraction of flow microstates that precede clogging in granular hoppers
我们报告的性质，重力驱动的排放玻璃珠通过一个洞，是足够小的料斗容易堵塞的流动事件。特别是，我们测量的平均值和标准偏差的分布作为一个函数的孔和晶粒尺寸的放电质量。我们在空气中这样做，这是常见的，但也与系统完全淹没在水下。这抑制了颗粒动力学，并且可以预期会显著影响流动事件的分布，这在先前的工作中被描述为类似雪崩。虽然流量较慢，事件持续时间较长，我们发现，平均放电质量只是略有减少淹没颗粒。此外，我们发现，分布的形状仍然是指数，这意味着堵塞仍然是一个泊松过程，即使是浸没的颗粒。托马斯和榴莲[物理。114，178001（2015]），这允许根据在形成稳定堵塞之前（即有效地导致形成稳定堵塞）的流动微观状态的分数来解释平均排放质量。由于这一部分几乎没有改变水，我们得出结论，关键的微观变量是粮食的位置，粮食动量只发挥次要作用，在不稳定的弱初拱。这些见解应有助于正在进行的努力，以了解颗粒料斗堵塞的敏感性。
2017-02-24 cond-mat.soft
Computer simulations of an impurity in a granular gas under planar Couette flow
在这项工作中，我们提出的结果从数值解，通过直接模拟蒙特卡罗（DSMC）方法，玻尔兹曼和玻尔兹曼-洛伦兹方程的杂质浸没在颗粒气体下平面Couette流。DSMC的结果进行了比较，最近的动力学模型为同一问题的精确解。结果证实，在稳定状态下，在很宽的参数值范围内，杂质的状态受制于主体气体的状态：它遵循相同的流速分布，其浓度（相对于颗粒气体的浓度）在体区域中是恒定的，并且杂质/气体温度比也是恒定的。我们还确定的流变性能和非线性流体动力学输运系数的杂质，发现一个很好的半定量的DSMC结果和理论预测之间的协议。
2011-07-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Extraterrestrial sink dynamics in granular matter
一个松散的沙床不稳定地坐落在机械稳定和流动状态之间。这对需要在沙质环境中航行的动物或车辆具有特别强烈的影响，如果它们的重量超过这种脆弱物质的屈服应力，它们可能会下沉并陷入“干流沙”中。虽然已知这些系统中的接触应力是由重力加载的，但对物体在不同于地球的重力加速度（g）下沉入松散颗粒系统的动力学知之甚少。对物体如何在不同引力环境中下沉的基本理解不仅是成功的行星导航和工程所必需的，而且还可以提高我们对天体撞击动力学和陨石坑地貌学的理解。在这里，我们执行和解释的第一个系统的实验，在不同的重力加速度的颗粒介质的对象的下沉动力学。利用加速实验装置，我们探索了0.4 - 1.2g的重力条件。借助离散元建模模拟，我们重现这些结果，并将此范围扩展到包括小行星和木星一样大的物体。令人惊讶的是，我们发现，最终的下沉深度是独立的重力加速度，直接相关的未来的地外结构陆地漫游航天器的设计观察。使用现象学的运动方程，其中包括一个重力加载的摩擦项，我们能够定量地解释实验和模拟结果。
2013-06-04 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Diffusion of impurities in a moderately dense confined granular gas
本文研究中等密度受限颗粒气体中杂质的扩散，用$Δ$-模型描述受限效应，通过Chapman--Enskog方法和Sonine近似求解Enskog--Lorentz方程，理论预测与模拟总体吻合，并分析了热梯度和重力引起的偏析。
2024-12-04 cond-mat.soft
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
Soft Granular Particles Sheared at a Controlled Volume: Rate-dependent dynamics and the solid-fluid transition
我们研究的响应流体浸没的软水凝胶球，在受控的体积分数下剪切。滑动的、可变形的颗粒以及密度匹配的组织间液被夹在两个相对的粗糙锥体之间，允许研究颗粒悬浮液堵塞上方和下方的宽范围的体积分数$ϕ$。我们利用剪切的突然停止，伴随着折射匹配的内部成像，以补充传统的流动曲线测量。在足够高的体积分数下，在剪切速率的变化下，颗粒在终止后的沉降表现出连续而明显的过渡。这种变化抵消了停止之前流动状态的质的差异：紧密堆积的网络的准静态屈服，而不是由间隙液介导的颗粒的快速滑动，间隙液的动力学取决于驱动速率。此外，我们确定的固体-流体的过渡使用两个独立的方法：外推的应力残余和估计屈服应力从高值的$ϕ$，和颗粒的沉降后剪切cessations作为$ϕ$跨越过渡。我们还验证了幂律值的特征应力与干扰$ϕ- ϕ_c$的距离，与指数接近2。这些结果表明，软颗粒的动力学背后的松弛时间尺度众多，并引发了问题，我们如何扩展现有的范式上的密集包装系统的流动时，积极参与的柔软性。
2020-06-13 cond-mat.soft
Mass transport of an impurity in a strongly sheared granular gas
本文从非弹性玻尔兹曼方程出发，计算了在简单剪切流作用下浸入颗粒气体中的杂质的输运系数。一个正常的解决方案是通过一个Chapman-Enskog样的扩展周围的局部剪切流分布，保留所有的流体动力学订单的剪切速率。由于剪切流引起的各向异性，需要张量来描述扩散过程，而不是传统的标量系数。的质量通量被确定为一阶的流体动力学场的偏差，从它们的值在参考状态。相应的输运系数给出的一组耦合的线性积分方程的解决方案，这是近似解决的，通过考虑在Sonine多项式展开的主导项。结果表明，这些广义系数偏离其弹性形式一般是相当重要的，即使是中等耗散。
2007-01-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Transport coefficients of solid particles immersed in a viscous gas
研究了固体颗粒在粘性气体中的悬浮输运性质。在这样的系统中的耗散来自两个来源：颗粒碰撞中的非弹性和由于气相对颗粒的影响而引起的粘性耗散。在这里，我们考虑一个简化的情况下，在气相和固相之间的平均相对速度取为零，这样的“热阻力”是唯一剩下的气固相互作用。与之前对阻力的更一般的处理不同[Garzó \emph{et al.}，J. Fluid Mech. \textbf{712}，129（2012）]，这里我们考虑了对（缩放的）传输系数$η^*$的贡献（剪切粘度），$κ^*$（热导率）和$μ^*$（Dufour类系数）来自温度依赖性的（无量纲）摩擦系数$γ^*$表征拖曳力的幅度。在中等密度下，采用Chapman-Enskog方法求解了基于Enskog动力学方程的热阻力模型，并根据恢复系数、固体体积分数和摩擦系数确定了Navier-Stokes输运系数。结果表明，气相对$η^*$和$μ^*$的影响是不可忽略的（特别是在相对稀的体系的情况下），而$κ^*$的形式与在干颗粒极限下获得的形式相同。最后，作为这些结果的应用，流体动力学方程的线性稳定性分析进行了分析的均匀冷却状态的稳定性条件。直接数值模拟的比较表明，一个很好的协议的条件下，实际利益。
2016-01-27 cond-mat.soft
Nonlinear transport of tracer particles immersed in a strongly sheared dilute gas with inelastic collisions
Universidad de Extremadura（埃斯特雷马杜拉大学）；Instituto de Computación Científica Avanzada (ICCAEx)（高级计算科学研究所 (ICCAEx)）
研究强剪切稀释气体中示踪粒子的非线性输运，通过两种互补方法推导精确结果，并与IHS结果比较。
2025-12-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Diffusion of intruders in a granular gas thermostatted by a bath of elastic hard spheres
Universidad de Extremadura（埃斯特雷马杜拉大学）
本文通过玻尔兹曼方程和 Chapman-Enskog 方法研究了弹性硬球热浴中颗粒气体入侵粒子的扩散输运系数，理论预测与模拟吻合，并分析了热扩散分离。
2025-10-06 cond-mat.soft
Scale dependence of segregation patterns in the filling of silos
针对实验室与工业现场筒仓填充时颗粒尺寸偏析模式相反的矛盾，通过系统实验明确模式由筒仓长细比和Stokes数控制，提出统一标度框架调和两类观测结果并阐明流体的作用。
2025-08-01 cond-mat.soft
Vertical dynamics of a horizontally-oscillating active object in a 2D granular medium
我们使用DEM模拟和分析的考虑，研究一个自我激励的对象，模拟为一个磁盘，在一个二维床的密度和较小的颗粒水平振荡的动态。我们发现，对于给定的材料参数，浸没的对象（IO）可能会上升，下沉或不改变深度，这取决于振荡的振幅和频率，以及对初始深度。随着时间的推移，IO稳定在特定深度，这取决于振荡参数。我们构建了一个相图中的振荡频率和速度振幅变量空间的这种行为。我们解释所观察到的丰富的行为由两个相互竞争的影响：爬上颗粒，填充空隙开口下的磁盘，和下沉由于床fludenation。我们提出了一个空腔模型，使我们能够得到分析一般的结果，这与观测结果非常吻合，并定量地解释了相图。我们的具体分析结果如下。(i)推导临界频率$f_c$，高于此频率IO不能克服重力上浮。我们表明，这个频率只取决于重力加速度和IO的大小。(ii)导出最小振幅$A_{min}$，低于该振幅，即使频率低于$f_c$，IO也不能升高。我们表明，这个振幅也只取决于重力加速度和IO的大小。(iii)导出IO加速度幅度的临界值$g_c$，低于该临界值IO不能下沉。我们表明，$g_c$的值取决于IO和颗粒床的特性，以及对初始IO的深度。
2016-12-17 cond-mat.soft
Micromechanics of intruder motion in wet granular medium
我们调查的入侵者移动通过沉积介质，其中包括透明的颗粒状水凝胶浸入水中，以及由此产生的运动的介质所遇到的有效摩擦。我们表明，有效摩擦$μ_e$上的球形入侵者被捕获的惯性数$I$的入侵者移动的时间尺度和惯性时间尺度的上覆岩层压力设置的粒状介质的比率。此外，$μ_e$由函数$μ_e(I) = μ_s + αI^β$描述，其中$μ_s$是静摩擦，而$α$和$β$是与侵入物深度和尺寸无关的材料相关常数。通过测量入侵者周围的颗粒组分的平均流量，我们发现入侵者和颗粒介质之间的显着滑移。与粘性牛顿流体相比，介质的运动被强烈地限制在入侵者附近，并且是入侵者大小的量级。随着介质深度的增加，介质的回流发生在离侵入物更近的地方。此外，我们研究的可逆和不可逆的位移的介质，不仅以下的介质作为入侵者向下移动，但也同时返回入侵者回到原来的深度。我们发现，流动在很大程度上保持可逆的准静态制度，以及当$μ_e$迅速增加的范围内的$I$探测。
2018-07-20 cond-mat.soft physics.flu-dyn
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
