Phase Changes in an Inelastic Hard Disk System with a Heat Bath under Weak Gravity for Granular Fluidization
对重力作用下的二维非弹性硬盘系统进行了数值模拟，研究了颗粒流化的动力学行为。在提高热浴温度的条件下，利用最大填充率和激发比（即动能与势能之比）可以区分出凝聚相、局部流化相和颗粒湍流相，表明系统在各相的行为与普通振动床有很大的不同。
1999-10-03 cond-mat.stat-mech
Transport coefficients of driven granular fluids at moderate volume fractions
在最近的出版物[Phys. Rev. \textbf{83}，011301（2011）]中，Vollmayr-Lee \emph{et al.}已经通过计算机模拟确定了中等体积分数的硬球的驱动颗粒流体的热扩散率和纵向粘度系数。虽然他们比较他们的模拟结果与动力学理论的预测，他们使用的驱动系统和修改的Sonine近似的驱动系统的稀释表达式。这里的目标是进行这种比较，提出了一个修改后的Sonine近似的Enskog方程驱动的颗粒流体，导致更好的定量协议。
2011-07-08 cond-mat.stat-mech
Growing non-equilibrium length in granular fluids: from experiment to fluctuating hydrodynamics
通过实验和数值模拟研究了二维颗粒流体的速度相关性。的速度结构因子的横向分量揭示了两个定义良好的能量尺度，与外部的“浴温”$T_b$和与内部的颗粒，$T_g<T_b$，相关的大和小的波长分别。实验和数值数据进行了讨论内波动的流体动力学模型，它允许一个定义和测量的非平衡相干长度$ξ$，随着密度的增长，其特征在于在速度场的顺序。
2011-09-20 cond-mat.stat-mech
Pattern Formation in the Inhomogeneous Cooling State of Granular Fluids
我们提出的结果，从全面的事件驱动（ED）模拟的非线性斑图形成在自由演化的颗粒气体。特别是，我们专注于在非均匀冷却状态（ICS）的密度和速度场的形态。我们强调ICS的形态和斑图形成的相位有序系统与一个全球保守的序参量之间的强烈的相似性。
2003-02-11 cond-mat.stat-mech
Towards a Landau-Ginzburg-type Theory for Granular Fluids
在本文中，我们将展示如何，在一定的限制下，自由发展的颗粒流体的流体动力学方程适合的框架内的时间依赖的Landau-Ginzburg（LG）模型的临界和不稳定的流体（例如spinodal分解）。颗粒流体通常被模拟为非弹性硬球（IHS）流体，它表现出两种不稳定性：涡旋和高密度团簇的自发形成。我们通过对系统尺寸施加约束来抑制聚类不稳定性，以说明如何可以推导出LG方程的序参量，即变形率或剪切速率张量，它控制着涡旋模式的形成。从能量泛函的形状，我们得到的流场中的稳态图案。该理论对定态的定量预测与非弹性硬盘流体的分子动力学模拟吻合得很好。
2001-03-04 cond-mat.stat-mech
Irreversible dynamics of a massive intruder in dense granular fluids
本文提出了一个具有指数记忆的广义朗之万方程，用于求解稠密颗粒流体中的大质量入侵者的动力学问题。该模型再现了数值相关和响应函数，违反了平衡涨落耗散关系。在示踪剂速度$V$与周围流体中的自发局部速度场$U$的耦合中识别记忆的来源。这种识别使我们能够测量入侵者的波动熵产生作为$V$和$U$的函数，获得一个整洁的验证波动关系。
2010-10-19 cond-mat.stat-mech
Granular Fluids with Solid Friction and Heating
我们进行大规模的分子动力学模拟来研究三维加热颗粒流体。粒状颗粒由于与其他颗粒的摩擦相互作用而耗散其动能。每个粒子的速度受到均匀分布的随机噪声的扰动，该噪声模仿加热。在演化的早期阶段，系统的动能随时间衰减，并在后期达到稳定状态。稳态时的速度分布为非高斯分布。这已经通过使用Sonine多项式展开为广泛的密度的特点。粒子在低于阻塞密度$ϕ_{\rm J}$的密度下显示扩散运动
2018-01-23 cond-mat.stat-mech
Comment on "Kinetic theory models for granular mixtures with unequal granular temperature: Hydrodynamic velocity" [Phys. Fluids 33, 043321 (2021)]
对J.Solsvik和E. Manger，“具有不相等颗粒温度的颗粒混合物的动力学理论模型：流体动力学速度”，物理流体\textbf{33}，043321（2021）。
2021-08-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Bifurcations of a driven granular system under gravity
用分子动力学方法研究了一个简单模型中的颗粒分岔现象。该模型由硬盘组成，硬盘发生非弹性碰撞，系统处于均匀外引力作用下，由热浴驱动。仔细研究了引力和热浴这两种效应之间的竞争。我们发现，该系统显示出三个阶段，即凝聚相，局部流化相，颗粒湍流相，增加外部控制参数。我们得出结论，从凝聚相到局部流化相的过渡是由流化孔的存在区分，从局部流化相到颗粒湍流相的过渡是由流化孔的不稳定过渡，由于相互干扰理解。
2001-06-25 cond-mat.stat-mech
Entropy, entropy flux and entropy supply rate of granular fluids
本文在Boltzmann方程和连续介质热力学的框架下，分析了颗粒流体的熵、熵流和熵供给率。它表明，从玻尔兹曼方程的颗粒气体的熵不等式不同于一个简单的流体，由于存在一个术语，它可以被确定为熵供应密度的速率。从一个非平衡分布函数的知识-有效的过程接近平衡和准弹性恢复系数-它得到的熵供应密度的速率等于速率的内能生产密度除以温度和熵通量等于热通量矢量除以温度。本文还发展了一种颗粒流体的热力学理论，其目的是确定质量密度、动量密度和内能密度的基本场。本构关系受材料无差异原理和熵原理的约束。通过利用拉格朗日乘子的熵原理，它表明，从颗粒气体的动力学理论获得的结果有关的熵供应密度和熵通量的速率是有效的一般接近平衡的颗粒流体的过程中，线性本构方程成立。
2010-04-05 cond-mat.stat-mech
Dynamics of an Intruder in Dense Granular Fluids
利用事件驱动的分子动力学模拟，研究了二维稠密颗粒流体中入侵者在外力作用下的动力学行为。在第一步中，我们展示了如何传播的动量前沿的发展和紧凑的系统时，反映了边界。为了更接近最近的实验\cite{candelier2010journey,candelier2009creep}，我们然后添加一个摩擦力作用在每个粒子上，与粒子的速度成正比。我们将展示如何在事件驱动的模拟中实现摩擦运动。这使我们能够进行广泛的数值模拟，针对入侵者的速度对包装分数和拉力的依赖性。我们确定了一个小的线性关系和高拉力的非线性制度，并调查这些制度对颗粒温度的依赖性。
2012-02-28 cond-mat.stat-mech
Slow dynamics and precursors of the glass transition in granular fluids
我们使用事件驱动的模拟来分析玻璃态动力学作为密度和能量耗散的函数在二维双分散颗粒流体在静止条件下。明确的玻璃化转变的签名被识别，如弛豫时间增加了几个数量级。随着非弹性的增加，玻璃化转变转移到更高的密度和过渡的前体变得越来越不明显-与最近的模式耦合理论一致。我们分析了长时间的尾巴的速度自相关性，并讨论其后果的不存在的扩散常数在两个维度。
2011-08-29 cond-mat.stat-mech
Mesoscopic Theory of Granular Fluids
使用波动的流体动力学，我们描述了长期的空间相关性在一个自由发展的流体的非弹性硬球的缓慢建立。在不可压缩的限制，行为的空间速度的相关性（包括$r^{-d}$ -行为）是由涡度波动，并同意与二维模拟高达50至100碰撞每个粒子。不可压缩性假设在超过弹性限度的距离时就失效了。
1997-06-09 cond-mat.stat-mech
Experiments in randomly agitated granular assemblies close to the jamming transition
在这里，我们提出了两个实验随机搅拌颗粒组件使用一种新的方式摇动获得的初步结果。首先，我们讨论了经典的震动，显示这种类型的搅拌大尺度动力学的重要性，并提供了一个本地视图的微观运动的晶粒的2D模型系统的传输特性。然后，我们开发了一种新的振动系统的方式，允许随机加速度小于重力。使用这种方法，我们研究的自由表面的演变，以及从光散射方法的3D模型系统的结果。这些实验的最终目的是一方面研究有效温度作为固有状态的函数，另一方面使用涨落耗散关系的想法。
2004-03-24 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech
Velocity Distributions in Homogeneously Cooling and Heated Granular Fluids
本文利用Enskog-Boltzmann方程研究了非弹性硬球或硬盘颗粒流体的单粒子速度分布，包括自由演化系统的均匀冷却和均匀加热系统的定态，并明确地计算了该分布的第四累积量。对于非驱动的情况下，我们的结果与Brey等人的计算机模拟\cite{brey}。由于非高斯行为的冷却速率和固定温度的修正被发现是小在所有的非弹性。均匀加热稳态下的速度分布呈现出高能尾$\sim \exp(-A c^{3/2})$，其中$c$是由热速度标度的速度，$A\sim 1/\sqrt{\eps}$和$\eps$是非弹性。
1998-03-03 cond-mat.stat-mech
Fluctuation-Induced Casimir Forces in Granular Fluids
我们数值研究了驱动非粘性颗粒介质的行为，发现两个固定的大入侵者颗粒，沉浸在小颗粒的海洋，经验，除了一个短距离的耗尽力，一个长距离的排斥力。所观察到的长程相互作用是波动引起的，我们提出了一个机制类似的Casimir效应，产生它：流体动力学波动的入侵者之间的几何限制，产生不平衡的重整化压力。基于计算可能的傅立叶模式的估计解释了排斥力，并与模拟定性一致。
2006-04-07 cond-mat.stat-mech
Power-law decay of the velocity autocorrelation function of a granular fluid in the homogeneous cooling state
本文用模式耦合理论计算了具有周期边界条件的有限系统在均匀冷却状态下颗粒流体速度自相关函数的流体动力学部分。剪切不稳定性的存在，导致速度流波动的发散行为，被考虑在内。一个时间区域中的速度自相关函数表现出幂律衰减，当时间是由每个粒子的碰撞次数来衡量，已被确定。并得到了指数渐近长时间衰减的显式表达式。将幂律衰变的理论预测与分子动力学模拟的结果进行了比较，发现在考虑有限尺寸修正后，两者吻合得很好。探讨了接近剪切失稳的影响。
2015-01-20 cond-mat.stat-mech
Optimal control of uniformly heated granular fluids in linear response
我们提出了一个详细的分析调查的最优控制均匀加热颗粒气体的线性制度。因此，随机驱动的强度被假定为在两个接近的值之间有界，这将颗粒温度的可能值限制在相应的小区间内。具体而言，我们感兴趣的是通过控制驱动强度的时间依赖性，最大限度地减少两个不同值的颗粒温度的非平衡稳态（NESSs）之间的连接时间。初始和目标NESSs的接近使得有可能线性化的演化方程和严格-从数学的角度来看-证明，最佳控制是bang-bang型，只有一个开关在第一Sonine近似。我们还研究了最佳连接时间对驾驶强度界限的依赖性。此外，线性政权的有效性的限制进行了研究。
2021-12-05 cond-mat.stat-mech
A model for the atomic-scale structure of a dense, nonequilibrium fluid: the homogeneous cooling state of granular fluids
结果表明，平衡态广义平均球模型可以推广到非平衡态，用两体分布函数的精确条件代替平衡态的状态方程信息。该模型被应用到均匀冷却状态的颗粒流体和比较后，分子动力学模拟被发现提供一个准确的图片对分布函数。
2000-08-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Stability of the homogeneous steady state for a model of a confined quasi-two-dimensional granular fluid
本文对准二维受限颗粒气体模型的流体动力学方程组进行了线性稳定性分析。稳定性分析是在系统经过一个暂态过程后最终达到的均匀稳态（HSS）附近进行的。与以前的研究（考虑稀释或准弹性系统）相比，我们的分析是基于从非弹性Enskog动力学方程，其中考虑到（非线性）的依赖性的传输系数和冷却速率耗散和适用于中等密度得到的结果。在早期的研究中，分析表明，HSS是线性稳定的足够长的波长激发。
2020-11-25 cond-mat.stat-mech
Fluctuations of power injection in randomly driven granular gases
我们研究了在无限时间极限内，均匀随机驱动注入颗粒气体的功率W（t）= wt在时间t上积分的波动的大偏差函数pi（w）。从推广的Liouville方程出发，得到了一个累积量母函数μ（λ）的方程，它是非弹性Boltzmann方程的推广，具有明确的物理解释。合理的假设被用来获得一个封闭的分析形式的mu（lambda）。勒让德变换足以得到大偏差函数pi（w）。我们的主要结果，除了估计W（t）在大时间t的所有累积量外，是pi（w）没有负分支。这立即导致失败的Gallavotti-Cohen波动关系（GCFR），在以前的研究中，已被认为是有效的驱动颗粒气体中的注入功率。为了讨论W（t）涨落的有限时间行为，我们也给出了数值结果。我们发现它们的概率密度函数收敛到其渐进标度形式的速度极其缓慢：第三累积量在大于50个平均自由时间的特征时间后饱和，而高阶累积量的演变甚至更慢。渐近值与我们的理论是一致的。值得注意的是，GCFR的数值检查仅在小时间内可行，因为负面事件在较大时间内消失。在如此小的时间内，这种检查导致误导性的结论，即GCFR对于pi（w）是满足的。我们对这一显著的明显的验证提供一种解释。在非弹性Maxwell模型中，可以获得更好的统计，我们能够数值观察GCFR的故障。
2005-09-19 cond-mat.stat-mech
Linear Response for Granular Fluids
本文用非平衡统计力学方法研究了孤立均匀颗粒流体对空间小扰动的线性响应。得到了长波长线性流体力学方程组，给出了渗透率和输运系数的形式精确表达式。后者以等价的Einstein-Helfand和Green-Kubo形式给出。这些结果的背景下，并与正常流体的相应结果的对比进行了讨论。
2005-07-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Homogeneous steady states in a granular fluid driven by a stochastic bath with friction
分析了由Enskog-Boltzmann动力学方程描述的光滑非弹性硬球或硬盘颗粒流的均匀状态。颗粒状气体在随机力和拖曳力的作用下被流化。这两种力的联合作用，均匀地作用在颗粒气体上，试图模仿一组粒子与周围流体的相互作用。第一个随机力使系统热化，提供必要的能量回收以使系统始终保持在其气体状态，而第二个力允许我们模仿周围流体粘度的作用。在瞬态状态之后，气体达到以\emph{scaled}分布函数$φ$为特征的稳定状态，该分布函数$φ$不仅取决于无量纲速度$\mathbf{c}\equiv \mathbf{v}/v_0$（$v_0$是热速度），而且还取决于无量纲驱动力参数。利用直接模拟Monte Carlo方法研究了$φ$及其第一相关速度矩$a_2$和$a_3$（测量$φ$的非高斯性质）对恢复系数$\al$和驱动参数的依赖性。此外，还将$φ$展开成Sonine多项式，导出了$a_2$和$a_3$的近似形式.即使对于很小的$α$值，上述Sonine系数的理论表达式也与模拟数据吻合得很好。此外，分布函数的三阶展开使得较大速度和非弹性的精度显著提高。结果还表明，非高斯修正的分布函数$φ$小于未驱动的颗粒气体观察到的。
2013-07-22 cond-mat.stat-mech
Fourier's Law for a Granular Fluid
动量通量的牛顿粘性定律和热通量的傅立叶定律定义了简单的单组分流体的纳维尔-斯托克斯流体动力学。有充分的证据表明，流体动力学的描述，以及适用于一个介观颗粒流体具有相同形式的牛顿粘度定律。然而，理论预测了傅立叶定律的质的差异，即使在均匀的温度下，密度梯度也有额外的贡献。没有这些条款的正常流体的原因表明，并提出了相关的微观解释其存在于颗粒流体。
2007-07-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Strong Dynamical Heterogeneity and Universal Scaling in Driven Granular Fluids
二维双分散颗粒流体的大规模模拟使我们能够通过四点结构因子$S_4(q,t)$确定慢粒子的空间相关性。这两种情况下，弹性（$\varepsilon=1$）以及非弹性（$\varepsilon < 1$）碰撞，进行了研究。当流体接近结构停滞时，即对于在$0.6 \le ϕ\le 0.805$范围内的填充分数，缩放显示为保持：$S_4(q,t)/χ_4(t)=s(qξ(t))$。动态磁化率，$χ_4(τ_α)$，以及动态相关长度，$ξ(τ_α)$，评价在$α$弛豫时间，$τ_α$，可以拟合到幂律发散在一个关键的包装分数。测得的$ξ(τ_α)$远远超过了以前观察到的硬球三维流体的最大。在一个缓慢的集群和相关长度的粒子数相关的一个强大的幂律，$χ_4(τ_α) \approxξ^{d-p}(τ_α)$，与指数$d-p\approx 1.6$。这种缩放是显着独立的$\varepsilon$，即使动态不均匀性的强度急剧增加，作为$\varepsilon$增长。
2014-04-17 cond-mat.stat-mech
Simulation of granular jet: Is granular flow really a "perfect fluid?"
我们进行了三维模拟的颗粒射流冲击摩擦和无摩擦颗粒。在实验中观察到的小剪切应力[X. Cheng等人，物理修订版信函99，188001（2007）]通过我们的模拟再现。然而，撞击后的流体状态远非完美的流体，因此，颗粒射流和夸克-胶子等离子体之间的相似性是肤浅的，因为观察到的粘度是有限的，其值与动力学理论的预测一致。
2012-10-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Randomly Driven Granular Fluids: collisional statistics and short scale structure
我们提出了一个分子动力学和动力学理论研究的颗粒材料，模拟非弹性硬盘，流化的随机驱动力。重点是在非平衡稳态的碰撞平均值和短距离的相关性，以定量的方式分析的分子混沌，即分解的两个粒子的分布函数，$f^{(2)}(x_1,x_2) \simeq χf^(1)(x_1) f^{(1)}(x_2)$在一个产品的单粒子，其中$x_i = \{{\bf r}_i, {\bf v}_i \}$与$i=1,2$和$χ$代表的位置相关性。我们发现分子混沌只在两粒子相空间$\{x_1,x_2\}$的一个小区域被破坏，在那里有一个掠碰撞的优势。这个奇异区域的大小随着非弹性的增加而增加。粒子和噪声引起的扰动的存在放大了与平均场行为的偏离。在几个物理量的这种故障的影响进行了探讨。
2001-09-07 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech
Long-time tails and cage effect in driven granular fluids
研究了三维稳态下受驱动颗粒流体的速度自相关函数。由于在相应的弹性系统中的玻璃化转变的临界体积分数接近，我们观察到明显的笼效应的VACF以及强烈的扩散常数的下降。在中等密度的VACF被证明是代数衰减的时间（t^{-3/2}）一样，在分子流体中，只要驱动保存本地的动量。
2011-08-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Crystallization of a quasi-two-dimensional granular fluid
实验研究了均匀加热的准二维颗粒流体的晶化过程与填充率的关系。我们的实验结果的林德曼熔化标准，径向分布函数，键序参量和统计的拓扑结构变化在粒子水平上是相同的那些发现在平衡硬盘的模拟。这种直接映射表明，平衡系统的研究可以有效地应用于研究非平衡稳态，如在我们的驱动和耗散颗粒系统中发现的。
2006-03-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Nonadditivity of Fluctuation-Induced Forces in Fluidized Granular Media
我们研究了浸入随机驱动颗粒流体中的入侵粒子之间的有效长程相互作用。两个入侵者之间的有效Casimir力，引起的波动的流体动力场，可以改变其符号时，改变控制参数：体积分数，入侵者之间的距离，和恢复系数。更有趣的是，通过插入更多的入侵者，我们验证了波动引起的相互作用不是成对加性的。模拟结果与基于模式耦合计算的理论预测定性一致。这些结果为研究流化颗粒介质中集体行为的机理提供了新的思路。
2012-05-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium Statistical Mechanics and Hydrodynamics for a Granular Fluid
颗粒流体由活化的介观或宏观颗粒（例如，粉末或颗粒），其流动通常看起来类似于正常流体的流动。为了探索定性和定量描述这些流动的理想化模型，这样的流体，一个系统的光滑非弹性硬球，被认为是。以这种方式探索的颗粒流体和正常流体的唯一区别是碰撞的非弹性。在真实颗粒流体中观察到的主要差异确实被这一特征所捕获。在简单介绍真实颗粒流体和理想模型的动机之后，回顾了非平衡统计力学的要素（可观测量、状态和它们的动力学）。详细介绍了硬球相互作用的特点。精确的微观平衡方程的数量，能量和动量密度的推导和它们的平均值描述为一个可能的宏观连续介质力学描述的起源。这种形式上的精确分析通过“正常”状态的概念导致封闭的宏观流体动力学方程。引入了这一概念，推导了Navier-Stokes本构方程，并给出了相应的传输系数Green-Kubo表达式。一个平行的描述粒状气体的动力学理论的背景下，玻尔兹曼极限是确定的关键。构造的“正常”的动力学方程的解决方案的概述，和Navier-Stokes阶流体动力学方程的重新推导的低密度颗粒气体。
2007-07-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Impurity in a Granular Fluid
研究了均匀颗粒流体中杂质的速度统计特性。非弹性Maxwell模型的解析解表明，在冷却情况下发生相变。轻杂质具有与流体背景相似的速度统计，尽管它们的温度通常不同。渐近地，温度比随着杂质质量的增加而增加，并且在某个临界质量处发散。比该临界质量重的杂质基本上是静态流体背景的散射。杂质速度分布的矩具有多尺度渐近行为。此外，在重杂质相中，它由初始分布的修改后的副本组成。
2002-08-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
First-order phase transition and the equation of state in a 2D granular fluid
我们提出了一个非平衡系统-振荡的二维等压颗粒流体的一级冻结/熔化相变的实验证据。稳态转变发生在气体和晶体之间，其特征在于密度和温度的不连续变化。它被抑制，如果颗粒的数量是不相称的细胞大小，显示率依赖的滞后，并遵守林德曼熔化标准。此外，在相变以上和以下的状态方程的测量与理论比较好。
2006-10-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A classical long-time tail in a driven granular fluid
我推导出远离平衡的随机驱动非弹性硬球流体中速度自相关函数ψ（t）的模式耦合理论。由此，我证实了一个来自模拟的猜想，即如果动量守恒，则速度自相关函数代数地衰减，τ（t）~ t^{-3/2}。我表明，缓慢的衰减是由于耦合到横向电流。
2013-08-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Hard Sphere Dynamics for Normal and Granular Fluids
一个流体的N光滑，硬球被认为是正常的（弹性碰撞）和颗粒（非弹性碰撞）流体的模型。对于硬球，势能是不连续的，因此成对力是奇异的，通常形式的牛顿力学和哈密顿力学不适用。尽管如此，在N粒子相空间中的粒子轨迹被很好地定义，并且可以识别这些轨迹的生成器。本演示文稿的第一部分是一个审查的发电机的动态观测和概率密度。第二部分介绍了这些生成元在颗粒流体Liouville动力学中的应用。一组本征值和本征函数的生成器，这个刘维动态被确定在一个特殊的“平稳表示”。这提供了一类精确的解决方案，刘维方程是密切相关的流体动力学颗粒流体。
2005-03-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Family-Vicsek scaling of detachment fronts in Granular Rayleigh Taylor Instabilities during sedimenting granular/fluid flows
当亚毫米颗粒被限制在流体中，使得颗粒的紧凑簇位于透明流体上方时，颗粒将从簇的下边界分离，并形成不稳定的分离前沿，从而引起下落颗粒的生长指状物。我们使用实验和混合颗粒/流体力学模型来研究这个问题。在直径从50微米到500微米的颗粒在空气中下落的情况下，我们研究了早期的水平密度波动：在一定水平距离处的两点之间的密度差的幅度随着时间的幂律而增长。这发生在对应于距离的幂律的饱和度。相关长度建立到这种饱和的方式也遵循时间的幂律。我们发现，这些解压缩前的沉积问题遵循家庭Vicsek标度，表征动态和赫斯特指数的横向密度波动，分别为Z \sim 1和Z \sim 0.75，并显示如何prefactors依赖于粒径。我们还表明，从类似的模拟与更粘稠和不可压缩的流体，该功能是独立的流体的可压缩性或粘度，从空气到水/甘油混合物。
2012-07-12 cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Linear Response and Hydrodynamics for Granular Fluids
给出了颗粒流体线性流体力学的形式推导。本文用非平衡统计力学方法详细研究了均匀参考态对空间小扰动的线性响应。在流体中的宏观激励的传输矩阵的响应函数的定义。在波矢的扩展到二阶允许通过Navier-Stokes顺序，在适当的时间关联函数方面的所有现象学的非线性和传输系数的识别。在这种表示中的输运系数是常见的Helfand和Green-Kubo关系正常流体颗粒流体的推广。该分析适用于广泛的碰撞规则。在这两个分析和结果的重要差异，从那些正常的液体进行了识别和讨论。一个比例限制描述对应的条件下，理想化的非弹性硬球模型可以适用。进一步的细节和解释提供了文件后，这一个，专业化的情况下，光滑，非弹性硬球常数恢复恢复系数。
2006-12-19 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
Transversal inhomogeneities in dilute vibrofluidized granular fluids
采用流体动力学描述和数值模拟相结合的方法，研究了稀相振动流化颗粒系统在垂直于能流方向上发生的自发对称性破缺.后者包括分子动力学和玻尔兹曼方程的直接蒙特卡罗模拟。在WKB近似下进行的水动力方程的边际稳定性分析与模拟结果吻合良好。讨论了分叉后流体动力学剖面的形状。
2002-01-24 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
Transport Coefficients for the Hard Sphere Granular Fluid
在前面的论文中，线性响应方法已被应用于获得形式上精确的表达式的Navier-Stokes阶流体动力学参数。那里的分析是通用的，适用于具有广泛碰撞规则的正常流体和颗粒流体。这些结果是专门在这里的情况下，光滑的，非弹性的硬球与常数系数的正常恢复，进一步阐述。给出了冷却速率、压力和输运系数的显式表达式，并与弹性硬球系统的相应表达式进行了比较。进一步的分析探索和可能的数值评估的结果的范围进行了讨论。
2006-12-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
When the Hotter Cools More Quickly: Mpemba Effect in Granular Fluids
在某些条件下，两个不同初始温度的流体样本呈现出一种违反直觉的行为，称为Mpemba效应：温度较高的系统冷却得更快。在这里，我们表明，Mpemba效应是存在于颗粒流体，在均匀加热和自由冷却系统。在这两种情况下，系统保持均匀，并且不存在相变。分析定量预测给出了如何不同的系统必须最初准备观察Mpemba效应，分子动力学和蒙特卡罗模拟证实的理论预测。还讨论了我们的分析对其他系统的可能影响。
2017-10-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Fluctuating hydrodynamics in a vertically vibrated granular fluid with gravity
我们研究了二维颗粒流体中的流体动力学波动，在重力的存在下，由一个振动的基地和激发，侧重于横向速度模式。由于系统是不均匀的，我们测量波动的水平层的宽度小于特征流体动力学长度：它们可以被认为是几乎均匀的子系统。模式的自相关的大时间衰减是指数和兼容的涡度扩散由于剪切粘度，在平衡流体。的速度结构因子，强烈偏离平衡常数的行为，以及再现由两个噪声项描述的有效的脉动流体动力学：第一个与涡度扩散和第二个与本地能量交换，其中有内部和外部字符，分别。
2011-07-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Violation of the Einstein relation in Granular Fluids: the role of correlations
我们研究了不同驱动颗粒气体模型中的线性响应。在某些情况下，即使速度统计可以是强非高斯的，我们也没有观察到明显违反爱因斯坦公式的扩散与迁移率。当速度和密度之间存在强相关性时，情况发生了变化：在这种情况下，尽管存在一种形式的波动耗散关系，但粒子的微分速度响应及其速度自相关性不再成比例。这发生在高密度和强非弹性，但仍然在流体状（和遍历）制度。
2007-05-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
First normal stress difference and crystallization in a dense sheared granular fluid
采用事件驱动模拟方法研究了光滑非弹性硬盘中稠密剪切颗粒流体的第一法向应力差（${\mathcal N}_1$）和微观结构。虽然各向异性的波动速度的二阶矩，这是一个Burnett顺序的效果，是已知的祖正常应力差异{ \it稀}颗粒状流体，我们在这里表明，碰撞各向异性是负责正常应力行为的{ \it密集}限制。如同在弹性硬球流体中一样，对于稀流和中等密度流，${\mathcal N}_1$保持{ \it正}（如果在{ \it压缩}意义上定义应力），但在临界密度以上变为{ \it负}，这取决于恢复系数。由于颗粒的{ \it微观结构}重组而发生${\mathcal N}_1$的这种符号反转，这可以与在与剪切相反的方向上的{ \it平均}碰撞角$θ_{av}=π/4 \pm π/2$的优选值相关。我们还报告了剪切诱导{ \it晶体}的形成，信号开始在致密的颗粒流体中的流体-固体共存。不同的方法来考虑正常的应力差异进行了讨论的松弛型流变模型的框架。
2003-06-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Cooling of a lattice granular fluid as an ordering process
我们提出了一个新的颗粒介质微观模型来研究动力学关联的作用和空间秩序的发病引起的相互作用的非弹性。尽管它的简单性，它的特点是在颗粒材料中观察到的丰富现象学的几个不同方面，并允许与统计力学的其他主题，如扩散过程，域生长，持久性，老化现象。有趣的是，虽然由最大波长波动控制的局部观测值似乎表明了一种纯粹的扩散行为，但空间扩展结构和拓扑缺陷（如涡旋和激波）的形成揭示了一种更复杂的情况。
2001-05-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Caging dynamics in a granular fluid
我们报告了一个实验研究的笼状运动在均匀加热的颗粒流体，为广泛的填充分数，$ϕ$。在低$ϕ$下，观察到流体的经典扩散行为。然而，随着$ϕ$的增加，临时笼的发展和颗粒变得越来越多地被其邻居捕获。我们统计分析粒子轨迹，并观察到一些强大的功能，通常与致密的分子液体和胶体。即使我们的单分散和准二维系统是已知的，不表现出玻璃化转变，我们仍然观察到许多前体通常与玻璃态动力学。我们推测，这是由于在我们的情况下，由结晶的存在下提供的结构逮捕的过程。
2006-10-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Inherent Rheology of a Granular Fluid in Uniform Shear Flow
与正常流体相比，剪切下的颗粒流体支持具有均匀温度和密度的稳定状态，因为碰撞冷却可以局部补偿粘性加热。结果表明，这种稳定状态的流体动力学描述是固有的非牛顿。因此，牛顿剪切粘度不能从均匀剪切流动的实验或模拟中确定。对于给定的非弹性程度，剪切粘度对剪切速率的完全非线性依赖性要求分析非定常流体动力学行为。用玻尔兹曼动力学方程的近似Grad解来阐明与Chapman-Enskog方法推导流体力学的关系
2004-04-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Kinetic Theory of Response Functions for the Hard Sphere Granular Fluid
最近描述了均匀颗粒流体空间小扰动的响应函数。在适当的无量纲变量下，它们具有稳态时间关联函数的形式。在这里，这些功能表示在减少单粒子功能，预计将服从线性动力学方程。这样一个动力学方程所需的功能假设，和马尔可夫近似其实施进行了讨论。如果，此外，静态速度的相关性被忽略，一个粒状流体版本的线性化Enskog动力学理论。推导不对密度、空间和时间尺度进行先验限制，也不限制非弹性程度。作为一个例子，最近导出的Helfand和Green-Kubo表达式的Navier-Stokes阶输运系数进行评估与此动力学理论。所得结果与非线性Enskog动力学方程的Chapman-Enskog解一致。
2007-08-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Measurements of Grain Motion in a Dense, Three-Dimensional Granular Fluid
我们用核磁共振技术测量了芥菜籽在15g垂直振动下的短时三维位移。该技术平均在一个时间间隔内，其中颗粒弹道移动，给出了一个直接测量的颗粒温度分布。最近的非弹性硬球的流体动力学理论很好地描述了致密的，较低的部分的样品。在自由上表面附近，平均自由程大于颗粒直径，流体动力学描述失效。
2001-11-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Single-Particle Dynamics in Dense Granular Fluids under Driving
我们提出了一个模式耦合理论的动力学的标记粒子在驱动颗粒流体接近玻璃化转变。均方位移显示出一个平台，表明结构逮捕。相反，弹性硬球流体，这是完全由体积分数控制，本地化长度以及临界动力学取决于耗散的程度，参数化的正常恢复系数的。因此，由此产生的玻璃结构以及临界动力学是非普适的相对于α。
2012-01-27 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Critical Exponents for Granular Phase Transitions
对水平振动颗粒物质的固-流相变进行了数值研究。我们发现这是一个二级相变，并提出了两个序参量，即平均动能和平均颗粒温度，以确定流化点的精确。它与外部振动的加速度成比例。以该流化点为临界点，讨论了动能的标度性，发现在很宽的激发振幅范围内，动能和颗粒温度呈现两种不同的普适临界点指数。
1998-10-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Glass Transition for Driven Granular Fluids
在模式耦合理论的框架下，我们研究了耗散硬球驱动系统的动力学。正常的恢复建模的耗散，并驱动施加到个别粒子的散装。在这样的系统中，玻璃化转变是预测有限的过渡密度。为了增加非弹性，过渡转移到更高的密度。尽管在高耗散强驱动，过渡持续到完全非弹性正常恢复的极限。
2010-02-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
