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
Gravity-driven Poiseuille Flow in Dilute Gases. Elastic and Inelastic Collisions
动力学理论工具（玻尔兹曼方程和动力学模型）的重力驱动的Poillille流与粒子碰撞的弹性（平面和圆柱形几何形状）或非弹性（平面几何形状）的流体动力学轮廓的概述。通过重力加速度的二阶得到的结果表明，在平均自由程量级的距离上，Navier-Stokes预测是定性不正确的，特别是在温度剖面的情况下
2004-12-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Velocity Distribution of Inelastic Granular Gas in Homogeneous Cooling State
本文用分子动力学方法研究了二维硬盘系统中近弹性区非弹性颗粒气体的速度分布。系统初始处于Maxwell-Boltzmann分布的平衡态，经过几次非弹性碰撞后，系统处于Boltzmann方程所预言的稳态速度分布状态。然而，事实证明，由于速度相关性的分布函数的形式不保持时间无关，而是逐渐返回到麦克斯韦后立即初始瞬态，直到集群不稳定集。结果表明，即使在均匀冷却状态下，非弹性系统中的速度关联也使分子混沌的假设失效，Boltzmann方程的预言也失败了。
2002-08-26 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
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
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
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 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
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
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
Exact transport coefficients from the inelastic rough Maxwell model of a granular gas
针对颗粒气体非弹性粗糙硬球模型复杂难求解的问题，提出更易处理的非弹性粗糙麦克斯韦模型，得到其Navier–Stokes–Fourier输运系数的精确表达式，揭示内在耦合关系，为改进相关近似提供见解。
2024-06-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Granular gas of inelastic and rough Maxwell particles
颗粒气体最广泛使用的模型可能是非弹性硬球模型（IHSM），其中颗粒被假定为具有恒定法向恢复系数的完美光滑球体碰撞。一个更容易处理的模型是非弹性麦克斯韦模型（IMM），其中速度依赖的碰撞率被一个有效的平均场常数所取代。许多研究人员利用这种简化在IMM中找到了许多精确的结果。另一方面，IHSM和IMM都忽略了粗糙度（通常存在于真实颗粒中）对颗粒气体动力学性质的影响。这是补救的非弹性粗糙硬球模型（IRHSM），其中，除了正常的恢复系数，切向恢复常数系数的介绍。在平行的简化进行时，从IHSM IMM，我们提出了在本文中的非弹性粗糙麦克斯韦模型（IRMM）作为一个简化的IRHSM。所提出的模型的易处理性说明了第一和第二度的碰撞力矩的准确评估，以及最相关的第三和第四度。结果被应用到评估的旋转平移温度比和速度累积量在均匀冷却状态。
2022-09-08 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 mixtures modeled as elastic hard spheres subject to a drag force
快速流动条件下的粒状气体混合物通常由具有常法向恢复系数的光滑非弹性硬球的多组分系统模拟。在低密度制度提供了一个适当的框架，由一组耦合的非弹性玻尔兹曼方程。由于非弹性玻尔兹曼碰撞算子的复杂性，在本文中，我们提出了一个更简单的模型的弹性硬球受到的有效阻力的作用，它模仿的耗散存在于原始的粒状气体的效果。应用Chapman-Enskog方法从模型中得到了二元混合物的Navier-Stokes输运系数。与质量通量相关的三个系数与从非弹性Boltzmann方程获得的系数相同，而其余四个输运系数显示出一般良好的一致性，特别是在热导率的情况下。最后，利用非弹性Boltzmann碰撞算子的近似分解，构造了一个粒状混合物的模型动力学方程，作为一个已知的弹性碰撞动力学模型的直接扩展。
2007-04-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A granular fluid modeled as a driven system of elastic hard spheres
我们探索了通过由弹性硬球组成的模型在模拟颗粒气体非弹性冷却的阻力作用下描述颗粒气体主要输运性质的可能性。对Boltzmann方程的直接蒙特卡罗模拟表明，在简单剪切流状态下，非弹性硬球气体的结果与被驱动的弹性硬球气体的结果吻合得很好。利用这两个系统之间的近似等价性，将已知的弹性碰撞动力学模型扩展到非弹性情况。
2003-09-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Two-dimensional Granular Gas of Inelastic Spheres with Multiplicative Driving
本文研究了二维非弹性球颗粒气受乘性驱动的问题，乘性驱动正比于局部粒子速度$v(\vec{x})$的幂$|v(\vec{x})|^δ$。对不同$δ$值的模型的稳态特性进行了研究，并与均匀情况下的$δ=0$进行了比较。与$v(\vec{x})$成线性比例的驱动似乎再现了一些实验观察结果，这些观察结果不能由均匀驱动再现。此外，我们得到，即使对于强耗散，如果驱动成反比，
2000-05-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Hydrodynamic modes in a confined granular fluid
受限颗粒流体，放置在一个浅箱，垂直振动，可以实现均匀的稳态由于能量注入机制，发生在整个系统。这些状态可以是稳定的，即使在高密度和非弹性允许的流体动力学模式，管理粒状流体的动力学进行详细的分析。分析的时间关联函数的衰减，它表明，有一个准弹性政权之间的交叉，其中能量演变为一个缓慢的模式，到非弹性政权，与其他保守领域的能量奴隶。这两个制度有很好的差异化的运输性能，在非弹性制度，动力学可以描述由一个减少流体力学与修改的纵向粘度和声速。这两个政权之间的交叉发生在波矢，是成比例的非弹性。一个二维颗粒模型，与碰撞，模仿发生在一个封闭的系统中的能量转移进行了研究，通过微观模拟。结果显示出良好的协议与理论框架，并允许流体动力学模型的验证。
2013-02-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
A Bhatnagar-Gross-Krook-like Model Kinetic Equation for a Granular Gas of Inelastic Rough Hard Spheres
非弹性粗糙硬球的稀颗粒气体的玻尔兹曼碰撞算子比非弹性光滑球的玻尔兹曼碰撞算子复杂得多。单体分布函数不仅取决于质心的平移速度，还取决于粒子的角速度。此外，碰撞规则耦合两个速度，不仅涉及法向恢复系数，而且还涉及切向恢复系数。本文的目的是提出一个扩展到非弹性粗糙颗粒的Bhatnagar-Gross-Krook动力学模型以前提出的非弹性光滑颗粒。玻尔兹曼碰撞算子被三项之和所取代，这三项分别代表：（i）弛豫到两个温度的局部平衡分布，（ii）与特有速度成比例的非保守拖曳力的作用，以及（iii）等于角速度及其平均值的线性组合的非保守扭矩的作用。力和扭矩中的三个系数被固定以再现平均角速度和两个颗粒温度（平移和旋转）的玻尔兹曼碰撞变化率。一个更简单的版本的模型也构造在两个耦合的运动方程的形式的平移和旋转速度分布。将动力学模型应用于简单剪切流稳态，分析了两个恢复系数对剪切应力和正应力以及平移速度分布函数的综合影响。
2011-05-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Effect of inelasticity on the phase transitions of a thin vibrated granular layer
我们描述了一个振动薄，致密的颗粒层组成的相同的金属球的有序和无序相的实验和计算调查。我们比较的结果与不同数量的非弹性球，并表明非弹性有很强的影响相图。我们还报道了在高振动振幅或大非弹性下，有序相熔化成均匀无序液相。我们的研究结果表明，耗散有很强的影响，在这个系统中，有序相是完全不存在的高度非弹性材料。
2008-11-20 cond-mat.soft
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
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
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
Velocity Distributions and Correlations in Homogeneously Heated Granular Media
我们比较了稳态速度分布从我们的三维非弹性硬球分子动力学模拟均匀加热颗粒介质，与预测的平均场型Enskog-Boltzmann方程的非弹性硬球[范Noije & Ernst，Gran.马太福音{ \bf 1}，57（1998）]。虽然我们发现定性协议的所有值的密度和非弹性，定量的分歧接近$\sim 40%$在高非弹性或密度。相比之下，伪麦克斯韦分子模型[Carrillo，Cercignani & Gamba，Phys. Rev. E，{ \bf 62}，7700（2000）]的预测在定性和定量上都不同于我们的模拟。我们还测量了短程和长程速度相关性，表现出非零的相关性在接触碰撞前，并与一个缓慢的代数衰减超过十年的粒子的直径单位，成比例的$r^{-(1+α)}$，其中$0.2 < α< 0.3$。这些关联的存在意味着分子混沌假设和平均场近似的失败，这是负责非弹性硬球动力学理论的定量分歧。
2001-06-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Diffusion in a Granular Fluid - Simulation
本文建立了均匀冷却颗粒流体中杂质扩散的线性响应描述。形式上精确的爱因斯坦和格林-久保表达式的自扩散系数进行评估，从近似的速度自相关函数。这些结果在这里进行比较，从分子动力学模拟在很宽的范围内的密度和非弹性，自扩散的特殊情况下。结果发现，近似理论是在良好的协议与模拟数据到中等密度和程度的非弹性。在较高密度下，非弹性效应较强，导致扩散系数比弹性碰撞的扩散系数值显著增强。与不稳定的长波长剪切模式的可能的解释进行了探讨，包括强烈的波动和模式耦合的影响。
2002-01-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Steady base states for non-Newtonian granular hydrodynamics
在这项工作中，我们研究稳定的层流在低密度颗粒气体模拟系统的相同的光滑硬球的碰撞非弹性。该系统由两个无限大的平行壁组成，在边界处受到剪切源和温度源的激励。因此，该系统的几何形状与标准气体中产生平面傅立叶流和库埃特流的几何形状相同。我们表明，它是可能的描述稳定的颗粒流在这个系统中，即使在大的非弹性，通过（非牛顿）流体动力学的方法。所有五种类型的Couette-Fourier颗粒流进行了系统的描述，确定不同类型的流体动力学配置文件。我们的流的分类和模拟结果之间的良好协议。另外，我们还通过以下三种相互独立又相互补充的方法得到了相应的非线性输运系数：（1）用Grad的13阶矩方法得到的非弹性Boltzmann方程的解析解，（2）用直接模拟Monte Carlo方法得到的非弹性Boltzmann方程的数值解，（3）事件驱动的分子动力学模拟。我们发现，虽然Grad理论不能很好地定量描述所有的输运系数，但这三个过程对颗粒气体的平面Couette-Fourier流产生了相同的一般分类
2012-12-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Power law in the angular velocity distribution of a granular needle
我们展示了如何非弹性碰撞诱导指数-3的各向异性粒子的角速度分布的衰减与足够小的转动惯量的幂律。我们调查这个问题内的玻尔兹曼动力学理论的细长颗粒浸在一个浴。只要各向异性颗粒和浴颗粒的质量比保持较小，则幂律在大范围的角速度下的碰撞是非弹性的。提出了观察这一特殊功能的建议。
2005-12-27 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
Sound damping in frictionless granular materials: The interplay between configurational disorder and inelasticity
Kyoto Sangyo University（京都产业大学）；University of Tokyo（东京大学）
研究二维颗粒材料中声音阻尼机制，通过模拟驻波演化和分析速度自相关函数与功率谱，探讨非弹性相互作用对声学特性的影响，发现非弹性作用主导了构型无序引起的声衰减。
2020-08-22 cond-mat.soft
Role of friction in pattern formation in oscillated granular layers
颗粒流中的颗粒通常被建模为无摩擦（光滑）的非弹性球体;然而，不存在无摩擦颗粒，就像不存在弹性颗粒一样。我们的分子动力学模拟表明，摩擦是必不可少的垂直振荡颗粒层的逼真建模：模拟无摩擦颗粒产生的模式，在一个容器的加速度约30%，小于在实验和模拟摩擦中观察到的发病。更重要的是，即使正方形和六边形的图案形式为一个广泛的振动参数在实验中，在我们的模拟摩擦非弹性粒子，只有条纹图案的形式在模拟中没有摩擦，即使非弹性增加，以获得尽可能多的耗散摩擦粒子。我们还考虑了颗粒摩擦力对冲击波的影响，冲击波是颗粒层每次撞击容器时形成的。虽然冲击波仍然形成无摩擦的颗粒，高度和时间的依赖性的流体动力场的情况下，有摩擦和没有摩擦。
2006-08-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Hydrodynamic Burnett equations for inelastic Maxwell models of granular gases
对广义非弹性Maxwell模型，精确地计算了流体动力学Burnett方程和相应的输运系数。在这些模型中，单粒子分布函数服从非弹性玻尔兹曼方程，与速度无关的碰撞率与温度的$γ$幂成比例。压力张量和热通量得到二阶的流体动力场的空间梯度的显式表达式的所有伯内特输运系数的函数的$γ$，正常恢复系数，和系统的维数。某些在弹性限度中以简单方式相关的输运系数在非弹性情况下变得解耦。作为一个副产品，现有的结果在文献中的三维弹性系统恢复，并推广到任何尺寸的系统。本结果的结构被用来估计非弹性硬球的Burnett系数。
2014-05-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Transport coefficients of a granular gas of inelastic rough hard spheres
非弹性粗糙硬球的玻尔兹曼方程被认为是一个稀颗粒气体模型。在这个模型中，碰撞的特点是由常数系数的正常和切向恢复，因此，平移和旋转的自由度耦合。用Chapman-Enskog方法求出了玻尔兹曼方程在均匀冷却态附近的正规解。进行分析的数量密度，流速和颗粒温度的空间梯度的第一顺序。导出了动量和热通量以及冷却速率的本构方程，并将相关的输运系数表示为线性积分方程的解。出于实用的目的，第一Sonine近似被用来获得明确的表达的传输系数的恢复系数和转动惯量的非线性函数。纯光滑非弹性球和理想弹性球和粗糙球的已知结果在适当的范围内恢复。
2014-09-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
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
Lack of energy equipartition in homogeneous heated binary granular mixtures
我们考虑的问题，确定颗粒温度的均匀二元加热混合物的非弹性硬球的组分，在Enskog动力学理论的框架。方程推导出每个物种的温度和它们的比例，这是不同的单位，因为可以预期的系统是不平衡的。我们专注于特定的加热机制，其中的非弹性能量损失是通过注射通过一个随机的外力（"随机恒温器“）补偿。各种参数的影响和它们可能的实验相关性进行了讨论。
2002-05-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Grad's moment method for a granular fluid at moderate densities. Navier-Stokes transport coefficients
本文用Grad矩量法求解非弹性Enskog方程，显式地确定了光滑非弹性硬磁盘或球体颗粒稠密流体的Navier-Stokes输运系数。输运系数被明确地确定为（常数）恢复恢复系数和固体体积分数的函数。此外，冷却速率也计算到空间梯度的一阶。对任意数量的维度执行计算。结果不限于小的耗散，并预计适用于中等密度。计算结果表明，计算得到的Navier-Stokes输运系数和冷却速率的表达式与以前用Chapman-Enskog方法得到的结果一致。这表明在Navier-Stokes近似下两种方法对颗粒流体的等效性。与以前的结果来自非弹性圆盘和球的格拉德的力矩法进行了比较。
2013-03-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Kinetic Friction by a Small Number of Intervening Inelastic Particles between Rough Surfaces
本文研究了颗粒材料中动摩擦力出现的一种机制。我们考虑在两个粗糙表面之间插入少量的非弹性颗粒作为研究颗粒摩擦的最简单的动力学模型之一。数值计算施加到上表面的阻力。我们发现，对于小的拉速v，阻力F（t）的标度为F '（v_t）。由于介入粒子之间的相互碰撞，在极限v->0时，时间平均F_0 =<F（t）>不为零。非零的F_0意味着在这个简单的动力学系统中出现了动摩擦。
2009-09-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Poiseuille flow in a heated granular gas
本文考虑封闭在板中的非弹性硬球的稀气体在重力作用下沿纵向运动。此外，气体受到白噪声随机力的影响，这种随机力模仿了实验中通常用于补偿碰撞冷却的外部振动的效果。该系统是通过一个非弹性玻尔兹曼方程的动力学模型来描述，其稳态解是通过二阶重力。该解不同于Navier-Stokes描述，因为静水压力是不均匀的，存在法向应力差，存在垂直于热梯度的热通量分量，并且温度分布包括正二次项。在弹性的情况下，这个新的术语是负责双峰形状的温度分布。结果表明，除了高非弹性外，非弹性对剖面的影响是略微减小与Navier-Stokes结果的定量偏差。
2004-07-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Hydrodynamic singularities and clustering in a freely cooling inelastic gas
我们采用流体动力学方程遵循集群不稳定性的自由冷却稀释气体的非弹性碰撞球到一个发达的非线性制度。我们通过处理一维粗粒度流来简化问题。我们观察到，在后期阶段的不稳定性的剪切应力变得可以忽略不计的小，和气体流动完全由惯性。结果，当速度梯度和气体密度在某个位置发散时，流动形式上发展为有限时间奇异性。我们认为，流动的惯性是一个通用的中间渐近稀释非弹性气体的不稳定自由冷却。
2004-12-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Competition of Brazil nut effect, buoyancy, and inelasticity induced segregation in a granular mixture
最近有报道称，颗粒的恢复系数不同的颗粒混合物会出现偏析：越是非弹性的颗粒会沉到底部。当存在浮力和巴西果效应等其他偏析机制时，非弹性引起的偏析可以与它们竞争。首先，详细的分析，基于二维系统的数值模拟，浮力和非弹性引起的偏析之间的竞争，发现有一个过渡线的参数空间，确定哪种机制是占主导地位的。在具有不同尺寸的中性浮力颗粒的情况下，非弹性引起的分离可以与巴西坚果效应（BNE）竞争。在较大的非弹性系数下，可以得到反向巴西坚果效应（RBNE）。在中间值，BNE和RBNE共存，大的非弹性颗粒被发现在底部和顶部的系统。
2010-12-21 cond-mat.other cond-mat.soft
Shear-banding instability in arbitrarily inelastic granular shear flows
颗粒流中的一个原型不稳定性是剪切带不稳定性，其中均匀的颗粒剪切流破裂成分别具有低剪切力和高剪切力（剪切应力或剪切速率）的颗粒的密集和稀簇的交替带。本文通过对具有Navier-Stokes本构关系的颗粒流体力学方程组的线性稳定性分析，研究了任意非弹性颗粒剪切流中的剪切带不稳定性。结果表明，选择合适的本构关系在预测剪切带失稳中起着重要的作用。进行了参数研究，研究恢复系数，通道宽度和平均密度的影响。两个全球性的标准有关的控制参数被发现的剪切带不稳定性的发病。
2019-08-15 cond-mat.soft physics.flu-dyn
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
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
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
Noise activated granular dynamics
我们研究了两个粒子在随机势场中运动，在随机热浴的驱动下相互非弹性碰撞的行为。该系统具有聚集的趋势，在低驱动下将颗粒放置在同一孔中，并且在高温下填充所有可用空间。我们表明，跳跃的势垒发生以下的阿克里乌斯率，其中热浴温度被颗粒温度所取代。此外，在群集的“相”中，人们会遇到两种不同的情况：对于中度非弹性，从一个阱到另一个阱的跳跃每次涉及一个粒子，而对于强非弹性，两个粒子同时跳跃。
2003-02-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Fluid-like behavior of a one-dimensional granular gas
本文研究了一维颗粒气体的性质，该气体由$N$硬棒组成，硬棒位于长度为$L$的直线上（具有周期性边界条件）。颗粒非弹性碰撞，并通过温度为$T_b$、粘度为$γ$的热浴流化。分析得到了分子动力学模拟的支持。首先讨论了系统的平均性质，着重讨论了颗粒温度$T_g=m< v^2>$、动压和密度$ρ=N/L$之间的关系。此后，我们认为波动的平均行为获得一个轻微的非高斯行为的速度分布和空间相关的速度场的密度场显示集群：这是反映在结构因子，其中有一个峰值在$k \sim 0$区域建议非弹性硬核相互作用和有效的吸引力之间的类比。最后，我们研究了输运性质，显示了一维随机驱动系统的典型亚扩散行为，即$<|x(t)-x(0)|^2 > \sim Dt^{1/2}$，其中非弹性流体的$D$大于弹性情况。这与小波矢量处结构因子的峰值直接相关。
2003-10-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Driven and undriven states of multicomponent granular gases of inelastic and rough hard disks or spheres
从最近推导的能量产生率的平移和旋转自由度的数量，不同的颗粒温度的气体混合物的非弹性和粗糙的磁盘或球体进行了比较研究。考虑了均匀自由冷却状态和随机恒温器驱动状态。结果发现，每个粒子的碰撞松弛数一般是较小的磁盘比球，平均角速度松弛更迅速的温度比。在非驱动系统的渐近状态下，旋转平移不均分在圆盘中比在球体中更强，而它几乎不依赖于驱动系统中的粒子类别。另一方面，组件组件的非均分的程度是较高的球体比磁盘，无论是驱动和非驱动系统。模拟效应（多组分气体模仿单组分气体的旋转-平移温度比）的研究也进行了。
2019-06-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Enskog Theory for Polydisperse Granular Mixtures II. Sonine Polynomial Approximation
本文用Sonine多项式展开的首项求解了定义光滑非弹性硬磁盘或球的多分散颗粒混合物的Navier-Stokes（NS）输运系数的线性积分方程。所有NS输运系数的显式表达式给出的尺寸，质量，成分，密度和恢复系数。此外，冷却速率也被评估为梯度中的一阶。结果适用于任意程度的非弹性，并不限于特定值的参数的混合物。最后，详细比较了当前理论和以前的混合物理论的推导，注意到迄今为止采用的各种治疗方法的含义。
2007-05-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
