Principles of kinetic theory for granular fluids
重点介绍了颗粒物质动力学理论的最新进展。这些涉及到一个精确的动力学方程的发现和相关的精确H定理都持有有限$N-$体系统形成的光滑硬球系统。
2016-12-12 cond-mat.stat-mech
Reverse engineering of mechano-kinetic parameters from stochastic force profiles in heterogeneous ensembles of molecular motors and tracks
Istituto Nazionale di Ottica, Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR-INO)（意大利国家光学研究所，意大利国家研究委员会）；University of Florence（佛罗伦萨大学）；Department of Physics and Astronomy, University of Florence（佛罗伦萨大学物理与天文学系）
该研究开发了一个随机框架，用于描述具有不同力学-动力学特性的肌球蛋白马达异质集合，并实现了对力学-动力学参数及集合大小的同时推断，为表征异质性肌动蛋白-肌球蛋白系统提供了定量工具。
2026-09-09 cond-mat.stat-mech
Inertial effects in B{ü}ttiker-Landauer Motor and Refrigerator at the Overdamped Limit
我们研究了由位置相关温度驱动的布朗电动机的能量学，通常称为B{ü}ttiker-Landauer电动机。过阻尼模型（M=0）预测电机可以达到卡诺效率。然而，过阻尼极限（$M\to 0$）与先前的预测相矛盾，因为动能对传热的贡献。利用分子动力学模拟和惯性朗之万方程的数值解，我们确认，电机永远不会达到卡诺效率，并验证通过动能的热流发散为$M^{-1/2}$在过阻尼极限。本文还研究了电动机的往复过程，即B{ü}ttiker-Landauer制冷机。在这种情况下，过阻尼方法仅在不存在温度梯度时才能成功预测传热。发现电机和制冷机之间的Onsager对称性不受动能贡献的奇异行为的影响。
2008-03-28 cond-mat.stat-mech
Experimental study of work exchange with a granular gas: the viewpoint of the Fluctuation Theorem
本文报道了颗粒气体与小的受驱动谐振子之间能流涨落的实验研究。驱动该系统的直流电机同时用作执行器和探头。从波动定理的观点出发，研究了在受控强迫下电机和燃气之间的功波动的统计。根据事件发生概率与其反转概率之间的关系，得到了颗粒气体的特征能量$E_c$。
2011-12-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Hydrodynamic Character of the Non-equipartition of Kinetic Energy in Binary Granular Gases
研究了加热机制对振动颗粒混合物各组分动能密度的影响。粒子与振动壁的碰撞是非弹性的，其特征在于两个正常的恢复系数，一个为每两个物种。通过分子动力学模拟，表明除了通常的壁面边界层外，动能的非均分不受能量注入的微分机制的影响。混合物在本体中的宏观状态由不包括组分的部分颗粒温度的强度变量定义。
2009-10-02 cond-mat.stat-mech
Comment on the paper `Inelastic granular gas: Computer simulations and kinetic theory of the cooling state' by J.M. Salazar and L. Brenig
最近引入了一系列方程来描述非弹性硬球气体的均匀冷却动力学。有人认为，这种层次结构并不能准确地描述这个系统，并提出了一个简单的测试。的层次结构的随机解释。
1999-11-18 cond-mat.stat-mech
Free-volume kinetic models of granular matter
我们表明，颗粒介质的主要动力学特征，可以理解的脆弱的玻璃形成液体的简单模型，只要重力单独考虑。在这种无凝聚力和无摩擦粒子的晶格气体模型中，压实和分离现象表现为纯粹的非平衡效应，与玻尔兹曼-吉布斯测度无关，在这种情况下，玻尔兹曼-吉布斯测度是微不足道的。他们提供了一个自然的框架，在其中缓慢的颗粒和玻璃体系的弛豫现象可以解释在一个共同的微观机制，由自由体积动力学约束。
2000-06-08 cond-mat.stat-mech
A granular Büttiker-Landauer motor
Université de Paris, Institut de Physique du Globe de Paris（巴黎大学，巴黎地球物理研究所）；Faculty of Physics, University of Belgrade（贝尔格莱德大学物理学院）；Institute of Theoretical Physics, Faculty of Physics, University of Warsaw（华沙大学物理学院理论物理研究所）；Sorbonne Université, CNRS, Institut Jean Le Rond d’Alembert（索邦大学，法国国家科学研究中心，让·勒朗·达朗贝尔研究所）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
通过宏观实验验证了Büttiker和Landauer的理论预测：在非均匀温度场中，粒子会聚集在低温区域，且存在势场时，非均匀温度可驱动无外力稳态粒子流。
2026-06-04 cond-mat.stat-mech
Thermal fluctuations of granular gas driven by Gaussian thermostat based on two-point kinetic theory
本文在两点动力学理论的基础上，研究了高斯恒温器驱动下颗粒气体的热涨落。特别地，我们考虑了Yano提出的非弹性可变球的热涨落[J. Phys. A，46（37），375502（2013）]。基于两点动力学理论计算了压力偏量和两次热流的热脉动时间关联，并与直接模拟蒙特卡罗（DSMC）方法计算的结果进行了比较。最后，我们比较的传输系数，这是计算的动力学理论的基础上，与那些使用DSMC方法计算。
2015-12-30 cond-mat.stat-mech
Hydrodynamic Modes for a Granular Gas from Kinetic Theory
用线性化的玻尔兹曼方程描述了低密度颗粒气体均匀冷却态的小扰动。示出了该动态的发电机的频谱包含对应于流体动力学激励的点。相应的特征向量和特征值计算的Navier-Stokes阶，并示出同意由Chapman-Enskog方法得到的。讨论了水动力激励占主导地位的条件。
2005-06-13 cond-mat.stat-mech
Ring Kinetic Theory for an Idealized Granular Gas
非弹性硬球的动力学描述的二元碰撞展开，产生相应的伪刘维方程和BBGKY族的约化分布函数。基于集团展开技术，我们推导出非弹性硬球的Boltzmann和环动力学方程。在简单环近似下，我们计算了自由演化的稀颗粒气体中涡度涨落的结构因子。动力学理论的结果与先前从脉动流体力学导出的结果一致。在不可压缩流的极限中，该结构因子单独决定了空间速度相关性，该空间速度相关性是动态起源的并且包括长范围$r^{-d}$行为。分析结果与MD模拟进行了比较。
1997-06-03 cond-mat.stat-mech
Stochastic mechano-chemical kinetics of molecular motors: a multidisciplinary enterprise from a physicist's perspective
分子马达由单个大分子或大分子复合物组成。就像它们的宏观对应物一样，分子马达将能量输入机械功。这里考虑的所有纳米电机都在远离平衡的等温条件下运行。此外，能量转换的一种可能机制，称为布朗棘轮，甚至没有任何宏观对应物。但是，分子马达并不是布朗棘轮的同义词;大量的分子马达执行嘈杂的动力冲程，而不是像布朗棘轮那样操作。我们不仅回顾了单个马达的结构设计和随机动力学，而且还回顾了它们的协调、合作和竞争以及多模块马达在各种细胞内动力学过程中的组装。虽然这里考虑的所有电机都执行机械运动，但效率和功率输出不一定是某些电机性能的良好衡量标准。在细胞内的纳米马达，我们认为搬运工，滑块和划手，活塞和挂钩，出口商，进口商，包装和移动以及那些也合成，操纵和降解“生命大分子”。我们主要回顾这些马达动力学的定量模型。我们还描述了几个电机驱动的细胞内随机过程的定量模型尚未开发。第一部分主要讨论了分子马达的研究方法和模型。在第二部分中，我们回顾了许多具体的例子，强调统一的基本机制以及多样性的操作所产生的差异，在其详细的结构和动力学。多学科的研究是从物理学家的角度提出的。
2013-06-04 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Discrete kinetic models for molecular motors: asymptotic velocity and gaussian fluctuations
我们考虑准一维格上的随机游动，如\cite{FS}中所介绍的。这个数学设置涵盖了一个大类的离散动力学模型的非合作分子马达的周期性轨道。我们推导出的渐近速度和扩散系数的一般公式，我们展示了如何减少他们的计算，以适当的线性系的同一程度的一个单一的基本细胞，与可能的线性链删除。我们将上述结果应用到特殊的动力学模型族中，也发现了生物物理学文献中的一些错误。
2014-05-14 cond-mat.stat-mech math.PR
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
Comment II on J.M. Salazar and L. Brenig's article: ``Computer Simulations and Kinetic Theory of an Inelastic Granular Gas''
在最近的两篇文章中，Salazar和Brenig质疑颗粒气体和流体动力学理论的有效性，其基础是作者从BBGKY-层次推导出的速度矩耦合方程的精确层次。他们的推导包含几个错误，这是暴露。此外，他们支持他们的研究结果，从直接蒙特卡罗模拟（DSMC）的玻尔兹曼方程，这应该表明，哈夫的均匀冷却定律只适用于时间短于一个平均自由时间。然而，它们的DSMC结果没有物理意义，因为它们是在密度、两倍紧密堆积下进行的。
1999-11-26 cond-mat.stat-mech
Acceleration of enzymatic reaction-diffusion kinetics by intermediate state
本研究通过反应-扩散模型探究中间态对生物分子马达动力学的影响，发现中间态通过降低有效能垒加速马达，尤其在负载下显著，并为设计高效人工分子马达提供启示。
2025-05-22 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Stepping and crowding of molecular motors: statistical kinetics from an exclusion process perspective
马达酶是一种非凡的分子机器，它利用三磷酸核苷水解产生的能量来产生机械运动，通过构成其动力学循环的不同步骤来实现。这些大分子，现在研究与先进的实验技术，以揭示其分子机制和动力学循环的性质，涉及许多生物过程，从生物聚合（如RNA聚合酶和核糖体）到细胞内运输（马达蛋白，如驱动蛋白或动力蛋白）。虽然在理论和实验上对单个电机的动力学进行了很好的研究，但它们的步进周期对集体动力学的影响仍然不清楚。这一方向的进展将提高我们对天然细胞内介质中的运输过程的理解，在天然细胞内介质中，进行性运动酶可能在拥挤的条件下工作。因此，在这项工作中，我们扩展了目前的统计动力学分析，研究集体输运现象的汽车在格子气模型属于排斥过程类。通过数值模拟，我们展示了如何解释和使用在拥挤的条件下从单粒子轨迹计算的随机性。重要的是，我们还表明，时间波动和非泊松行为是内在相关的空间相关性和出现的大，但有限的，集群的共同移动的电机。我们的分析揭示的属性有重要的生物学意义上的集体运输特性的进行性马达酶在拥挤的条件下。
2014-05-26 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.SC
Kinetics of Fragmenting Freely Evolving Granular Gases
利用Boltzmann动力学理论和直接蒙特卡罗模拟，研究了非弹性硬球的碎裂对均匀自由冷却的影响。我们详细分析了一个模型，其中耗散碰撞可能随后导致破碎的晶粒。在给定的概率下，两个碰撞伙伴中的一个产生两个子弹簧，质量、动量和动能守恒。我们观察到一个缩放制度，其特征在于由一个单一的碰撞平均，量化的联合尺寸和速度分布函数的高斯行为的偏差。我们还讨论了粒子数在有限时间内发散的灾难的可能性。这种现象似乎与“破碎”的转变标志着三角洲奇异性在消失的小颗粒的重新缩放的尺寸分布。
2003-03-03 cond-mat.stat-mech
Enskog kinetic theory for $d$-dimensional dense granular gases
本文的目的是提供Chapman-Enskog方法应用于求解Navier-Stokes阶修正的Enskog方程所涉及的大部分技术细节。采用一种新的Sonine方法，得到了以恢复恢复系数和固相体积分数表示的输运系数和冷却速率的显式表达式。这种新的方法包括取代，在适当的Chapman-Enskog程序，局部平衡分布（用于标准的第一Sonine近似）的均匀冷却状态分布。计算是在任意数量的维度上进行的。
2012-11-13 cond-mat.stat-mech
Transport Coefficients for Granular Media from Molecular Dynamics Simulations
在许多条件下，宏观颗粒像流体一样流动;动力学理论为这种颗粒流体提供了连续运动方程。为了测试的理论，我们进行事件驱动的分子模拟的二维气体的非弹性硬盘，驱动与热浴接触。即使对于强耗散，高密度，和少量的粒子，我们发现，连续介质理论描述的系统。对于均匀加热气体的浴，强速度相关性产生的非弹性碰撞能量损失比动力学理论预测的要小。对于不均匀的热浴，会引起热梯度或速度梯度。由此产生的通量的测定允许计算的热导率和剪切粘度，这是比较颗粒动力学理论的预测，并可用于连续建模的颗粒流。剪切粘度接近动力学理论的预测，而热导率可以高估2倍，在每种情况下，运输降低增加非弹性。
1999-04-09 cond-mat.stat-mech
Enskog kinetic theory for a model of a confined quasi-two-dimensional granular fluid
Universidad de Extremadura（埃斯特雷马杜拉大学）；Universidad Complutense de Madrid（马德里康普顿斯大学）；Universidad de Chile（智利大学）
本文基于Enskog动能理论，推导出受限准二维颗粒流体模型的Navier-Stokes输运系数，适用于中等密度条件。
2026-02-25 cond-mat.stat-mech
Kinetic theory for dilute cohesive granular gases with a square well potential
本文发展了稀薄粘性颗粒气体的动力学理论，其中吸引部分用方势阱描述。从动力学理论出发，导出了流体动力学方程，并给出了耗散率和输运系数的微观表达式。我们检查我们的理论的有效性进行直接模拟蒙特卡罗。
2016-05-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
On the kinetics that moves Myosin V
分子马达蛋白，如肌球蛋白V、动力蛋白或驱动蛋白，不是棘轮，至少不具有闪烁的不对称电位;关键的不对称性在于动力学活动。我们明确的一个简单的马尔可夫模型，强调动力学（和非热力学）方面的随机运输。分析表明，存在的波动对称性的动力学活动，这是反对称下的尾随和领先的头的电机反转的一部分。电机运动的方向由它决定。
2014-12-20 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
An approximate solution to the Boltzmann equation for vibrated granular disks
本文用动力学理论研究了非弹性颗粒圆盘系统在垂直振动驱动下速度分布函数的低阶矩的性质。Kumaran（JFM，v. 364，163）提出了振动流化床的微扰动力学理论。这里提出了一个将这一理论推广到高阶矩的方案。用这种方法可以得到分布函数三阶矩的解析解。
2000-02-22 cond-mat.stat-mech
Effects of the chemomechanical stepping cycle on the traffic of molecular motors
我们讨论了步进动力学的分子马达的交通行为的拥挤的细丝使用一个简单的两态化学机械循环的影响。虽然一般的交通行为是相当强大的详细动力学的步骤，一些可观察到的参数表现出强烈的依赖于这些参数。最引人注目的是，电动机的有效解绑率可能会随着交通密度的增加而增加和减少，这取决于电动机步进的细节。同样，运行长度要么表现出强烈的减少或几乎没有依赖于交通密度。我们比较我们的理论结果与最近的实验观察汽车交通。
2008-10-09 cond-mat.stat-mech q-bio.SC
Velocity distribution of driven granular gases
颗粒气体是理解颗粒物质中非弹性相互作用效应的一个范例。动力学理论为描述颗粒气体提供了一般的理论框架。它的核心结果是，被驱动的颗粒气体的速度分布的尾部是一个拉伸的指数，与直觉相反，衰减速度比相应的平衡弹性气体慢。然而，从微观模型出发推导这一结果是缺乏的。在这里，我们获得的颗粒气体的微观模型的分析结果，其中颗粒与二维速度均匀和各向同性地驱动，通过减少速度的一个因素，并添加随机噪声。我们发现了两种普遍的制度。对于通用的物理相关的驾驶，我们发现，尾部的速度分布是一个高斯与额外的对数修正。因此，速度分布比相应的平衡气体衰减得更快。第二个普遍制度是不太通用的，对应的情况下所描述的动力学理论。在这里，速度分布被示出衰减作为一个指数与额外的对数校正，在矛盾的唯象动力学理论的预测，需要重新检查其基本假设。
2019-06-08 cond-mat.stat-mech
Energy nonequipartition in a sheared granular mixture
本文从Boltzmann动力学理论出发，采用Sonine多项式展开，确定了简单剪切流中二元颗粒混合物的动力学颗粒温度。结果表明，温度比是明显不同的单位（如预期的，因为系统是不平衡的），并强烈依赖于恢复系数，以及对混合物的参数。近似的解析计算相比，从蒙特卡罗模拟的玻尔兹曼方程显示出良好的协议的范围内的参数调查。最后讨论了温度差对流变性能的影响。
2002-04-09 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
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
Homogeneous states in driven granular mixtures: Enskog kinetic theory versus molecular dynamics simulations
分析了光滑非弹性硬磁盘或球体的二元混合物的均匀状态。该混合物是由一个恒温器组成的两项：一个随机力和一个阻力成比例的粒子速度。两种力的组合作用试图模拟混合物与浴或周围流体的相互作用。通过两条独立互补的路线来研究该问题。首先，导出了描述粒子与恒温器相互作用的带有Fokker-Planck项的Enskog动力学方程。动力学温度$T_1/T_2$和第四度速度矩$λ_1$和$λ_2$（其测量$φ_i$的非高斯性质）的比率被明确地确定为质量比、尺寸比、组成、密度和恢复系数的函数。其次，为了评估理论结果的可靠性，分子动力学模拟的二进制颗粒混合物的球体进行两个值的恢复系数（$α=0.9$和0.8）和三个不同的固体体积分数（$ϕ=0.00785$，0.1和0.2）。动力学理论和计算机模拟的温度比之间的比较显示出良好的协议，即使是中等密度和强耗散。在累积量$λ_1$和$λ_2$的情况下，发现良好的协议，为较低的密度，虽然理论和模拟之间的显着差异，观察到随着密度的增加。
2014-04-07 cond-mat.stat-mech
Resolving the kinetics of an ensemble of muscle myosin motors via a temperature-dependent fitting procedure
本文提出一种温度依赖的随机模型拟合方法，用于自洽估计肌球蛋白II马达集合的机械动力学参数，并通过模拟数据验证了该框架在低力和高力产生状态下的有效性。
2024-08-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.BM
Simple shear flow in granular suspensions: Inelastic Maxwell models and BGK-type kinetic model
考虑简单剪切流下低密度颗粒悬浮体的Boltzmann动力学方程，确定通过四阶的速度矩。间隙气体对固体颗粒的影响由粘性阻力项加随机Langevin项来模拟。两个独立但互补的方法，以达到确切的结果。首先，为了保持玻尔兹曼碰撞算符的结构，考虑了所谓的非弹性麦克斯韦模型（IMM）。在该模型中，由于碰撞速率与两碰撞粒子的相对速度无关，因此无需知道速度分布函数，即可得到碰撞力矩的形式。作为对前人工作的补充，本文采用一种适用于颗粒气体的BGK型动力学模型求解速度分布函数的速度矩。的流变性能（这是\emph{exactly}恢复系数$α$和减少剪切速率$a^*$方面获得）的分析预测显示，在一般情况下，与非弹性硬球进行的事件驱动的模拟一个很好的协议。特别是，这两种理论方法都清楚地表明，温度和非牛顿粘度在应力-应变率平面内呈现出$S$形状（不连续剪切增稠效应）。相对于第四度的速度矩，我们发现，虽然这些时刻有非物理值IMM在一定区域的参数空间的系统，它们是定义良好的功能$α$和$a^*$的情况下的BGK动力学模型。明确的剪切速率的依赖性的四度矩超出这个临界区域也得到了可用的计算机模拟和比较。
2018-12-07 cond-mat.stat-mech
Kinetic Theory and Hydrodynamics for Rapid Granular Flow - A Perspective
这些笔记是为在2001年8月的里雅斯特的阿卜杜勒·萨拉姆理论物理研究所“颗粒物质的挑战”讲习班上发表而准备的。修订和数字将在稍后的日期添加。真实颗粒流体在快速流动条件下的许多特征被光滑硬球系统在非弹性碰撞下所复制。对于这样的系统，很容易应用动力学理论和流体力学的标准方法来计算感兴趣的性质。这种方法的有效性域是一个先验的不确定性，由于非弹性，但最近的systematic研究继续支持动力学理论和流体力学的效用，定性和定量描述许多物理状态。目前的动力学理论和流体力学的状态进行了审查和解释，乐观的结论是，现有的现象学可以放置在坚实的基础上，进一步了解复杂的快速颗粒流中观察到的状态。
2001-08-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Mpemba effect in driven granular gases: role of distance measures
Mpemba效应指的是一种违反直觉的效应，即一个最初远离最终稳态的系统比一个最初更接近最终稳态的相同系统更快地平衡。最终状态的接近度是根据距离度量来定义的。对于驱动颗粒系统，Mpemba效应已被说明在一个特设措施的平均动能的距离函数。本文通过研究基于平均动能和速度分布的四种不同的距离测度，证明了Mpemba效应依赖于测度的定义。
2023-03-20 cond-mat.stat-mech
Granular cooling of hard needles
我们发展了一个动力学理论的硬针经历二元碰撞的能量损失，由于正常和切向恢复。此外，我们还模拟了许多颗粒状硬针粒子系统。该理论基于均匀冷却状态的假设，预测针状物的颗粒冷却分两个阶段进行：初始构型的指数衰减到平移能和旋转能具有与时间无关的比率（不一定是1）的状态，然后是总动能$\sim t^{-2}$的代数衰减。模拟结果很好地支持了低密度和中等密度的理论。对于更高的密度，我们已经观察到的开始形成的集群和剪切带。
1999-02-09 cond-mat.stat-mech
Uniform self-diffusion in a granular gas
考虑了均匀冷却状态下由非弹性硬球或硬盘组成的颗粒气体。一些粒子被标记，它们的数量密度沿给定方向呈现出与时间无关的线性分布。因此，在该方向上存在标记颗粒的均匀通量。结果表明，非弹性Boltzmann-Enskog动力学方程有一个解决方案，描述这种自扩散状态。导出了输运方程和标记粒子分布函数的近似表达式。理论预测与模拟结果进行比较，使用直接蒙特卡罗方法生成的动力学方程的解决方案。一个相当好的协议被发现。
2013-11-20 cond-mat.stat-mech
Kinetic Theory for Binary Granular Mixtures at Low-Density
颗粒介质的许多特征可以模拟为具有{ \em非弹性}碰撞的硬球流体。在快速流动条件下，颗粒的宏观行为可以通过流体动力学方程来描述。在低密度，流体动力学方程的推导和显式表达式中出现的传输系数的基本基础是由玻尔兹曼动力学理论方便地修改，以考虑非弹性二元碰撞。本章的目的是通过使用动力学理论工具，给出二元颗粒气体的最新进展的概述。这里提出的一些结果涵盖的方面，如运输性能，能量不均分，不稳定性，隔离或混合，非牛顿行为，.此外，分析结果与Monte Carlo和分子动力学模拟得到的结果进行了比较，显示了动力学理论的可靠性，即使在强耗散描述颗粒流。
2007-04-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A kinetic approach to granular gases
我们讨论所谓的“粒状气体”问题，即快速运动的大量粒子气体经历非弹性碰撞。我们介绍了一类模型的驱动颗粒气体的定态是耗散和随机力注入能量之间的平衡的结果。这些模型表现出真正的热力学极限，即在固定密度下，对于大的$N$值，每个粒子的动能和耗散能的平均值与粒子数$N$无关。一个有两个制度：当驱动布朗过程的典型弛豫时间$τ$小于平均碰撞时间$τ_c$时，空间密度近似均匀，速度概率分布为高斯分布。在相反的限制$τ\gg τ_c$有很强的空间聚类，与分形分布的颗粒，和速度的概率分布强烈偏离高斯。在{ \it Stosszahlanjian}玻尔兹曼近似下进行的一维和二维模拟证实了这种情况。此外，我们还分析了空间和速度聚类带来的不稳定性。首先，在平均场模型的框架下，我们解释了如何存在的非弹性可以带来一个空间集群;另一方面，我们讨论了，在一个Langevin动力学的框架内处理的碰撞在平均场的方式，一个非高斯分布的速度可以出现。数值结果与解析结果的比较表明，两者吻合良好.
1998-10-06 cond-mat.stat-mech
Bagnold scaling, density plateau, and kinetic theory analysis of dense granular flow
我们研究了沿着粗糙斜坡向下的致密颗粒流的整体流变学，其中已经发现密度分布除了模拟中的边界层之外显示出平台[Silbert { \it et al.}，E { \bf 64}，051302（2001）]。结果表明，无论是Bagnold标度和框架的动力学理论是适用于在散装，这使我们能够提取的本构关系，从模拟数据。我们的数据与动力学理论的详细比较表明，定量的正应力和剪应力的协议，但存在轻微的差异，在能量耗散，这导致相当大的分歧，在流动的动力学理论分析。
2005-02-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Elastic Energy, Fluctuations and Temperature for Granular Materials
我们探测，使用模型系统，弹性和动能剪切颗粒材料。对于足够大的$P/E_y$（压力/杨氏模量）和$P/ρv^2$（$P/$动能密度），弹性支配动能，并且能量波动本质上主要变为弹性。在最近的实验中可能已经达到了这种状态。我们考虑一个泛化的颗粒温度，$T_g$，与动力学和弹性条款，并顺利地从一个政权到其他的变化。该$T_g$与根据平衡统计力学调整的温度大致一致。
2003-07-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Energy nonequipartition in a collisional model of a confined quasi-two-dimensional granular mixture
本文采用准二维受限颗粒混合物的碰撞模型分析均匀稳态。该模型包括一个有效的机制，以转移动能注入的振动在垂直方向上的水平自由度的颗粒。为了分析均匀状态，首先导出了各组分速度分布函数的Enskog动力学方程组。在单组分的情况下，一个精确的缩放解决方案被发现的分布函数的时间依赖性发生完全通过颗粒温度$T$。如所预期的，每个组分的动力学部分温度$T_i$是不同的，因此，能量均分被打破。在稳态下，通过考虑在部分温度$T_i$处定义的麦克斯韦分布，得到了温度$T$和部分动力学温度比$T_i/T_j$的显式表达式。的（缩放）颗粒温度和温度比的恢复系数，固体体积分数，（缩放）碰撞模型的参数，和质量，浓度和直径的比率。在一个二元混合物的情况下，理论预测进行了详尽的比较与直接模拟蒙特卡罗和分子动力学模拟具有良好的协议。的偏差被确定为起源于非高斯的速度分布和微观偏析模式，这会导致空间相关性没有捕获的Enskog理论。
2020-11-03 cond-mat.stat-mech
Kinetic Integrals in the Kinetic Theory of dissipative gases
气体（包括颗粒气体）的动力学理论是基于玻尔兹曼方程。气体的许多性质，从速度分布函数的特性到输运系数，都可以用碰撞积分的函数来表示，我们称之为动力学积分。虽然这些功能的评估在概念上是简单的，但在技术上往往是相当麻烦的。我们在这里报告一个方法的分析评价的动力学积分使用计算机代数。我们应用这种方法的一些性质的颗粒气体的计算，从速度分布函数的时刻输运系数。由于其技术复杂性，这些数量中的大多数无法手动计算。
2003-11-13 cond-mat.stat-mech
Note on a Micropolar Gas-Kinetic Theory
从旋转粒子的线性化Boltzmann方程出发，导出了微极流体力学及其输运系数。在稀释的限制，如预期的那样，有关的微旋转的输运系数是不重要的，但结果是有用的描述碰撞颗粒流的倾斜斜坡。(This本文将发表在Y.Sugiyama和D. E. Wolf（Springer））
2002-03-30 cond-mat.stat-mech
Kinetic discrimination of a polymerase in the presence of obstacles
生物系统中复制的高保真度的原因之一是动力学辨别。在这种机构中，较大的耗散和复制速度导致改进的复制精度。我们考虑一个模型的聚合酶，同时复制一个单链RNA和打开一个单双链连接作为一个障碍。障碍物的存在减慢了电机，导致其保真度的变化，这可以用来获得有关电机和连接动态的信息。我们发现，电机的保真度并不依赖于细节的电机连接处的相互作用，如相互作用是被动的还是主动的。复制保真度的分析仍然可以用作研究结动力学的工具。
2017-04-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Assessment of kinetic theories for moderately dense granular binary mixtures: Shear viscosity coefficient
两种不同的动力学理论[J. Solsvik和E. Manger（SM-理论），Phys. Fluids \textbf{33}，043321（2021）和V. Garzó，J. W. Dufty和C. M. Hrenya（GDH-理论），Phys. Rev. \textbf{76}，031303（2007）]中的方法来确定光滑硬球的中等密度粒状二元混合物的剪切粘度$η$。混合物受到简单的剪切流动，并通过外部驱动力（高斯恒温器）的作用加热，该驱动力精确地补偿了碰撞中消耗的能量。Enskog动力学方程组是获得$η$对混合物的控制参数的依赖性的起点：固体分数、浓度、质量和直径比以及正常恢复系数。SM理论中的$η$的表达式是基于对每种物质的速度分布函数的麦克斯韦分布的假设，而GDH理论通过Chapman-Enskog方法求解Enskog方程到剪切速率的一阶。为了评估这两种动力学理论的准确性，Enskog方程数值求解的直接模拟蒙特卡罗（DSMC）方法。模拟是在简单剪切流动下进行的，使用恒温器来控制冷却效果。考虑到SM理论预测的剪切粘度的动力学贡献消失，理论和模拟之间的比较基本上是在碰撞贡献$η_c$的剪切粘度的水平。结果清楚地表明，GDH-理论与模拟相比，在恢复系数，体积分数和混合物的参数（质量，直径和浓度）的广泛范围内的值比SM-理论好得多。
2023-01-31 cond-mat.stat-mech
Enskog kinetic theory for multicomponent granular suspensions
本文用非弹性Enskog动力学理论计算了中等密度下多组分颗粒悬浮液的Navier-Stokes输运系数。悬浮液被建模为一个整体的固体颗粒的间隙气体对晶粒的影响是通过一个粘性阻力加上一个随机Langevin的背景温度方面定义的术语。在没有空间梯度的情况下，它首先表明，该系统达到一个均匀的稳定状态，其中的能量损失的非弹性碰撞和粘性摩擦是由随机力注入的能量补偿。一旦均匀稳态的特征，\emph{normal}解决方案的Enskog方程组获得的Chapman-Enskog展开周围的\emph{local}版本的均匀状态。对于空间梯度的一阶，Chapman-Enskog解允许我们识别与质量、动量和热通量相关的Navier-Stokes输运系数。此外，还计算了一阶贡献的局部温度和冷却速率。显式形式的扩散系数，剪切和体积粘度，以及一阶贡献的局部温度和冷却速率在稳态条件下通过保留领先的Sonine多项式展开。结果表明，输运系数对非弹性的依赖性明显不同于其颗粒对应物（无气相）。本工作将先前关于\emph{dilute}多组分颗粒悬浮液的理论结果[Khalil和Garzó，Phys. Rev. E \textbf{88}，052201（2013）]扩展到更高的密度。
2019-12-20 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
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
Fluctuation theorems for discrete kinetic models of molecular motors
受周期轨道上非合作分子马达的离散动力学模型的启发，我们考虑准一维（1d）晶格上的随机行走（也不是马尔可夫），通过以线性方式粘合基本图的几个副本获得。我们表明，对于一个合适的类准一维晶格，大偏差率函数的步行者的位置满足一个Gallavotti-Cohen对称性的任何选择的动力学参数定义的随机行走。此类包括\cite{LLM1}中考虑的线性模型。我们还推导出时间积分周期电流的波动定理，并讨论了如何\cite{LLM1}的矩阵方法可以扩展到推导出上述Gallavotti-Cohen对称性的任何马尔可夫随机行走$\mathbb{Z}$周期跳跃率。最后，我们回顾了\cite{FS1}的一些大偏差结果，并给出了一些具体的例子与显式计算。
2017-01-14 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Dwell time symmetry in random walks and molecular motors
可逆分子马达中的步数和停留时间的统计不同于酶动力学中的循环完成的统计。原因是一个步骤只是机械化学循环中的几个转变之一。因此，酶动力学中循环完成的理论结果不适用于步进数据。为了允许正确的参数估计，并指导数据分析和实验设计，需要考虑到这一观察的理论处理。在本文中，我们使用第一次通过过程的停留时间和向前和向后的步骤的数量的分布模型，基于向前和向后的步骤对应于同一过渡的不同方向的假设。我们扩展了最近的结果与一个单一的周期系统，并考虑了完整的停留时间分布以及模型与多个途径，可检测的子步骤，和determination。我们的主要结果是一个对称关系的驻留时间分布在可逆电机，和一定的相对步进频率和每周期的自由能之间的关系。我们证明了我们的研究结果，通过分析最近的步进数据的细菌鞭毛电机，并讨论了影响力产生亚基的效率和可逆性。关键词：马达蛋白;单分子动力学;酶动力学;鞭毛马达;马尔可夫过程;非平衡涨落。
2007-04-17 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.BM
The Origin of a Repose Angle: Kinetics of Rearrangements for Granular Materials
基于两个主要思想，提出了一种致密颗粒材料的微观结构理论。首先，宏观剪切导致在介观尺度上激活的局部重排。其次，颗粒温度决定了微观过程的更新频率。在剪切单元中，所得到的本构方程占Bagnold的缩放和库仑屈服准则的存在。在一个颗粒流的情况下，一个斜面，他们占在最近的实验中观察到的流变学和数值测量的温度和速度分布。
2001-07-20 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
Hydrodynamic equations for a granular mixture from kinetic theory - fundamental considerations
在这篇评论中，为气固流动的固体（颗粒）相提供了理论描述，这是本书的重点。重点放在基本概念上，涉及在推导宏观流体动力学描述的颗粒材料的流体动力学场（物种密度，流速，和颗粒温度）从规定的“微观”颗粒之间的相互作用。为此，仅通过可能的非保守外力和隐式边界条件来抑制和保留间隙气相、诸如重力的体积力以及与环境的其它耦合的作用。引入动力学方程的一般概念，得到场的宏观平衡方程。本构方程的通量在这些平衡方程中获得从特殊的“正常”的解决方案的动力学方程，从而在一个封闭的流体动力学方程组。这个一般的建设性的过程中示出的玻尔兹曼-Enskog动力学方程描述一个系统的光滑，非弹性硬球。对于弱非均匀流体状态，得到了颗粒Navier-Stokes流体动力学方程，包括输运系数的精确积分方程。一种方法来获得这些积分方程的实际解决方案。最后，给出了一个简短的讨论流体动力学超出Navier-Stokes限制。
2009-10-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Collective dynamics on a two-lane asymmetrically coupled TASEP with mutually interactive Langmuir Kinetics
基于最近对微管丝上马达蛋白簇集的实验观察，我们研究了一个开放的系统，该系统由两个完全不对称的简单排斥过程组成，在不对称耦合条件下，通过朗缪尔动力学（LangmuirKinetics）在两个泳道中与周围环境相互作用.在修正的Langmuir动力学中，吸附和脱离速率取决于最近邻位点的构型。我们在连续平均场论的框架内分析了模型，并利用边界层分析得到了相图和密度分布。讨论了相互作用对两种不同情况下的附着和分离（LK）率的相图的影响。在对称LK动力学下，相图的拓扑结构与无相互作用时相似;而在反对称情形下，当吸引/排斥相互吸引达到某一临界值后，相图的性质发生了显著变化.此外，研究表明相互作用的类型会影响马达蛋白的动力学特性。通过广泛的蒙特卡罗模拟的理论研究结果进行检查。
2015-09-16 cond-mat.stat-mech
