Approach to jamming in an air-fluidized granular bed
准二维双分散无定形钢球系统通过均匀的向上流动的空气流化，使得珠粒在水平面上滚动。短时间的弹道运动的珠是随机的，与非高斯的速度分布和不同的平均动能的两个物种。干扰的方法进行了研究，作为一个功能，增加珠面积分数，也作为一个功能，降低空气速度。系统的结构是衡量的Voronoi镶嵌和对分布函数。系统的动力学测量的位移统计和振动态的密度。这些量都表现出告诉故事的特点，因为动态变得更加约束，更接近干扰。虽然该系统是驱动和无热的，行为是显着的联想到，在稠密的胶体悬浮液和过冷液体。
2006-04-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Navier-Stokes hydrodynamics in a granular gas fluidized by a non-uniform stochastic field
我们展示了一个情况下，稳定流动的颗粒气体，小的剪切速率，准确描述的Navier-Stokes流体力学，即使是高非弹性。（低密度）颗粒气体是由相同的非弹性球和流化的温度场产生的随机体积力加上热壁。我们证明，在稳态下，理论Navier-Stokes输运系数与相应动力学方程（直接模拟蒙特卡罗方法）的数值解具有良好的一致性。
2013-10-14 cond-mat.soft
Experimental study of a granular gas fluidized by vibrations
我们报告的非弹性碰撞粒子的合奏行为的实验结果，激发振动活塞在垂直圆柱。当粒子数量增加时，我们观察到从粒子具有不规则运动（粒状“气体”）的状态到所有粒子像几乎固体一样反弹的集体行为的转变。在类气体状态下，我们测量了恒定体积下的压力，以及恒定外部压力下的床层膨胀，作为颗粒数N的函数。我们还测量了作为高度函数的粒子密度，并发现“大气”是指数远离活塞。从这三个独立的测量，我们确定了一个“状态方程”之间的压力，体积，粒子数和振动的振幅和频率。
2000-09-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Characterizing the Rheology of Fluidized Granular Matter
在这项研究中，我们描述了流化颗粒物质的流变学二次强迫。我们的方法包括第一流化颗粒物质在鼓半充满谷物通过简单的旋转，然后叠加振荡剪切垂直于下坡流动方向。系统的响应基本上是线性的，在谷物运动和振荡强迫之间存在相位滞后。当体系受迫缓慢振荡时，GDR-Midi模型能很好地描述体系的流变特性。当强迫时间尺度变得与流中能量耗散的特征时间相当时，模型就失效了。
2011-07-02 cond-mat.soft
Models of fluidized granular materials: examples of non-equilibrium stationary states
本文综述了颗粒物料在外力作用下的流化模型，如：随机均质阻尼力、振动板、倾斜通道中的流动和双势阱中的流动。所有这些系统都表现出密度相关和非高斯速度分布的存在。这些模型有助于理解非平衡稳态中动力学定义的“温度”（在这种情况下，所谓的{ \em颗粒温度}）的作用。在均匀随机驱动的气体中，颗粒温度与驱动浴的颗粒温度{ \em不同}。此外，混合在一起的两种不同的颗粒材料可以在不同的温度下保持静止状态。与此同时，颗粒温度决定了双阱势中从阱中逃逸的时间（如在平衡系统中）。
2005-01-20 cond-mat.soft
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
MD simulations and continuum theory of partially fluidized shear granular flows
我们进行了详细的比较软颗粒分子动力学模拟与部分流化剪切颗粒流的理论。我们通过直接模拟验证的剪切应力张量成比例的应变率张量的流体部分，和剩余的固体部分的分离的基础上的本构关系。这两个分量的比率由序参量决定。根据模拟结果，我们构造了序参量的"自由能"函数。我们还提出了一个上壁驱动的二维稳态颗粒流的模拟，并与连续介质理论进行了比较。
2002-12-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Drop tower setup for dynamic light scattering in dense gas-fluidized granular media
稠密颗粒介质中的动力学研究具有挑战性。在这里，我们提出了一个装置，有利于气体流化的致密颗粒介质在微重力。的动力学的特点是使用扩散波光谱。我们证明，搅拌颗粒介质达到一个稳定的状态在下降塔飞行的几分之一秒。在微重力条件下得到的强度自相关函数显示出对样品体积分数和驱动强度的显著依赖性。在低体积分数和强驱动的相关合并的平台，而相关衰减非常缓慢，但在高包装分数连续。该装置允许独立设置样品体积分数和驱动强度，从而扩展了地面上致密颗粒动力学研究的可能性。
2016-06-10 cond-mat.soft
Field Driven Charging Dynamics of a Fluidized Granular Bed
一个简化的模型先前已经描述了在外部电场存在下碰撞的相同颗粒的感应充电。在这里，我们扩展了该模型，包括异质表面电荷分布，晶粒旋转和颗粒之间的静电相互作用。我们发现，从这个更现实的模型，强烈的异质性充电可以发生在搅拌颗粒床，我们预测，由于这些异质性屏蔽可以显着改变在这样的床的充电速率。
2016-08-11 cond-mat.soft physics.comp-ph
A fluidized granular medium as an instance of the Fluctuation Theorem
我们研究了由外部机械驱动保持在流化稳态的非弹性珠粒的收集的功率通量的统计。功率显示出关于其平均值的大的波动，包括频繁的大的负波动。功率通量正负波动的相对概率与Gallavotti和Cohen的波动定理非常一致，即使在比该定理所要求的时间尺度更短的时间尺度上也是如此。我们还比较了一个有效的温度，出现从这个分析的动力学颗粒温度。
2004-02-11 cond-mat.soft nlin.CD
The manifold rheology of fluidized granular media
该研究通过跨越八个数量级的剪切速率测量，揭示了流化颗粒介质的多种流变行为，并利用颗粒积分穿越瞬态理论统一描述了这些行为。
2023-09-01 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Segregation in a fluidized binary granular mixture: Competition between buoyancy and geometric forces
从二元颗粒混合物的流体动力学方程出发，推导出入侵者的相对速度的演化方程，该方程与较小颗粒的惯性相耦合。巴西坚果隔离的发病被解释为浮力和几何力之间的竞争：阿基米德浮力，浮力由于两个颗粒物种的能量之间的差异，和两个几何力，一个压缩和其他-一个拉伸性质，由于尺寸差异。我们发现，非弹性耗散强烈影响巴西坚果现象的相图，我们的模型能够解释Breu等人（PRL，2003年，第90卷，第01402页）的实验结果。
2003-06-23 cond-mat.soft
Dynamics of Gas-Fluidized Granular Rods
我们研究了准二维单层的颗粒棒流化的空间和时间均匀的空气上升流。通过跟踪粒子的位置和方向，我们描述了系统的动力学特性，具有足够的分辨率，可以在最短的时间尺度上观察弹道运动。粒子的各向异性引起动力学各向异性和超扩散动力学平行于杆的长轴，导致平行和垂直的均方位移成为扩散在不同的时间尺度。碰撞之间的自由时间和自由路径的分布偏离指数行为，强调粒子运动的非热特性。动力学显示出类似于各向异性布朗粒子的旋转-平移耦合的证据。我们采用非热噪声源的改进的Langevin模型来模拟单粒子动力学中的转动-平移耦合。这表明了一种现象学的方法，可以从增强记忆效应的角度来思考自我推进粒子的集合。
2008-11-17 cond-mat.soft
Partially fluidized shear granular flows: Continuum theory and MD simulations
用二维软粒子分子动力学模拟对部分流化剪切颗粒流的连续介质理论进行了检验和标定。该理论是基于描述颗粒材料静态和流动状态之间的过渡的序参量的弛豫动力学。我们将序参量定义为粒子间所有接触中静态接触的分数。我们还提出并验证了直接模拟的剪切应力张量分裂成一个“流体部分”成比例的应变率张量的基础上的本构关系，和剩余的“固体部分”。这两部分的比率是序参量的函数。流体组分的流变学与颗粒流体的动力学理论相一致，即使在稠密区也是如此。基于模拟得到的薄剪切颗粒层的滞回分岔图，我们构造了序参量的“自由能”。将薄颗粒层数值实验标定的理论应用于重力作用下厚颗粒层中表面驱动的二维定常颗粒流。
2003-02-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Time-state superposition in non-equilibrium fluidized granular matter
German Aerospace Center (DLR)（德国航空航天中心）；University of Cologne（科隆大学）
研究非平衡流化颗粒物质的线性粘弹性响应，通过小振幅振荡剪切实验，发现时间-状态叠加原理，主曲线由科尔-戴维森弛豫谱描述，确定摩擦充电导致偏离通用标度，建立了与分子玻璃形成液体流变学的联系。
2026-07-09 cond-mat.soft
Criticality at finite strain rate in fluidized soft glassy materials
我们研究了流化软玻璃材料稳态剪切流变学中临界动力学的出现。考虑剪切带不稳定性的中尺度弹塑性模型内，我们展示了如何额外的噪声可以诱导从相分离到均匀流的过渡，伴随着宏观剪切速率的临界波动。宏观量和波动表现出幂律行为在这个过渡附近，与以前的实验结果一致的振动颗粒介质。总之，我们的研究结果表明，一个通用的情况下出现的临界剪切弱化机制与流化噪声竞争。
2019-04-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Unified rheology of vibro-fluidized dry granular media: From slow dense flows to fast gas-like regimes
颗粒介质在工业和物理学中具有重要的应用价值，对材料科学提出了严峻的挑战。它们的响应特性回避已知的软流变模型，即使当屈服应力不连续性是模糊的振动流化。在这里，我们提出了一个广泛的流变学的情况下，平均应力总结了摩擦的贡献，推广传统的$μ(I)$-流变学，和一个动力学碰撞项占主导地位的快速流化。我们的推测公平地描述了一系列广泛的实验中的振动流化叶片设置，其现象学包括速度减弱，剪切变稀，不连续变稀过渡，和气体剪切增稠。所采用的设置提供了访问动态波动，表现出广泛的时间尺度。在缓慢的密集制度的频率笼开放增加与应力和增强，相对于$μ(I)$-流变学，粘度的下降。在变薄和变厚两种情况下，扩散率与剪切应力呈指数关系，在过渡区附近有一个巨大的增长。
2016-09-12 cond-mat.soft
Statistical properties of a granular gas fluidized by turbulent air wakes
我们进行实验的颗粒系统，由一组相同的空心球（乒乓球）。粒子停留在水平金属网格上，并被限制在一个圆形区域内。流化是通过来自下方的湍流气流实现的。空气流被调整，使球不会升高超过网格，作为一种方法，以2D动态。我们用高速摄像机拍摄系统的图像。从这些图像中，我们可以通过粒子跟踪算法推断出水平粒子的位置和速度。利用获得的数据，我们分析：a）从我们的数字图像中确定位置和速度的系统测量误差; b）在我们的实验中实现的均匀性程度（这取决于网格与水平的可能偏差和湍流空气尾流的均匀性）。有趣的是，我们已经观察到在足够高的密度结晶的证据。
2019-11-04 cond-mat.soft
MRI Investigations of Particle Motion within a Three-Dimensional Vibro-Fluidized Granular Bed
磁共振成像（MRI）的独特能力，提供空间和时间的信息，从光学不透明的系统，在三维，使其成为一个理想的工具，研究快速颗粒流的内部运动。本文将集中在使用超快速度补偿MRI测量研究颗粒气体中的粒子速度和密度分布，产生垂直振动的芥菜种子床在40 Hz。具体而言，开发了速度补偿、双自旋回波、触发、一维MRI轮廓脉冲序列。这给出了大约2ms的MRI时间分辨率，并且还使MRI速度伪影最小化。每个振动周期使用12个相位测量。该数据可用于提取芥菜籽平均速度和速度传播因子（概率分布函数）的值，作为振动周期的相位和单元内的垂直高度的函数。数据显示在振动的冲击阶段期间的强瞬态效应。详细讨论了各个相位分辨的时间通道，高度分辨的速度分布，以及种子速度传播在一个固定的高度从振动基地。
2007-02-08 cond-mat.soft
Plug regime in water fluidized beds in very narrow tubes
本文采用实验和数值模拟相结合的方法，研究了细管内水流化床中颗粒塞的动力学行为。流化床在25.4 mm内径的管中形成，并由直径为6 mm且比重为3.69的氧化铝珠粒组成;因此，管直径与颗粒直径之比为4.23，这被认为是非常窄的情况。三个不同的床被安排，由250，400和500珠，和两个水流速施加，分别对应于0.137和0.164米/秒的表观速度和雷诺数的基础上的管直径为3481和4177。在这些条件下，有可能观察到形成的颗粒塞，传播的特征长度和速度。在实验中，我们用高速摄像机拍摄流化床，并通过使用数值脚本自动识别和跟踪沿图像的塞。对于数值部分，我们使用耦合CFD-DEM（计算流体动力学-离散元方法）代码进行模拟，连同数值脚本来识别和跟踪颗粒塞。首次从实验和数值模拟两方面得到了窄管内颗粒塞的长度尺度和速度，两者吻合较好。
2020-03-31 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Dynamics of driven granular suspensions
我们提出了一个简单的模型，悬浮液中的粒状颗粒的动力学是适合的事件驱动算法，允许模拟$N=\mathcal{O}(10^6)$粒子或更多。作为第一种应用，我们考虑通过向上的液体流流化的致密颗粒填料，即流化床。在定常状态下，当所有的力平衡时，我们总是观察到一个定义明确的界面，其宽度近似与填充分数无关。我们还研究了膨胀和沉降的动力学后，流量突然变化引起的变化，在固定的包装分数和确定的时间尺度达到一个稳定的状态。
2014-06-16 cond-mat.soft
Laboratory experiment and discrete-element-method simulation of granular-heap flows under vertical vibration
采用室内试验和数值模拟相结合的方法，研究了竖向振动桩上颗粒流的动力学特性。如已经揭示的，在实验中通过高速激光轮廓仪测量的在强振动下的完全流化的颗粒堆的深度平均速度可以由我们先前的论文（Tsuji等人，Phys.Rev.Lett. 120，128001（2018））。本文提出了一个相似的输运模型，可以应用于实验中表面流速与坡度的关系。这些事实也再现了基于离散元方法的颗粒尺度数值模拟。此外，利用这些数值结果，流化堆内的速度分布进行了测量。其结果是，我们表明，从表面的桩，这意味着一个明确的流化区域，也被称为剪切能带结构，是本地化的深度的流速呈指数下降。然而，其厚度与桩的局部高度成比例地增长，即，剪切带不是由具有恒定厚度的流化层组成。从这些功能，我们最后证明，这个指数下降的速度剖面的积分是一致的深度平均速度预测的非线性扩散输运模型。
2019-05-29 cond-mat.soft
Intruder Dynamics in a Frictional Granular Fluid: A Molecular Dynamics Study
本文研究了入侵者在三维流化颗粒介质中运动的动力学行为（$d=3$）。侵入体和颗粒具有平移和旋转自由度。能量耗散机制是所有粒子对之间的固体摩擦。我们通过随机扰动颗粒的线速度和角速度来保持颗粒系统的流化状态，即使在相当高的密度下。我们施加一个大小为$F$的恒定外力到入侵者，并获得其在质心系中的稳态速度$V_s$。$F$ - $V_s$关系在颗粒物质的工业处理中具有很大的意义，并且已经成为关于这个问题的大多数实验的主题。我们还得到的流动性，这是成比例的反粘度，作为体积分数$ϕ$的函数。这被示出在堵塞体积分数处发散。对于低于干扰分数的$ϕ$，我们发现小$F$的$V_s \sim F$和大$F$的$V_s \sim F^{1/2}$。入侵者在垂直于外力方向的平面内表现出扩散运动。
2020-10-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The Dynamics in Vibro-fluidized Beds: A Diffusing Wave Spectroscopy Study
本研究通过扩散波谱法测量振动流化床中聚苯乙烯球的均方位移，揭示其致密化过程及亚扩散幂律行为，表明在低激发下系统可能进入玻璃态。
2025-03-01 cond-mat.soft
Dynamics of electrostatically-driven granular media. Effects of Humidity
我们进行了实验研究的湿度对静电驱动的颗粒材料的动力学的影响。随着外加电场的增加，导电粒子和电介质粒子都经历了从不动状态（颗粒状固体）到流化状态（颗粒状气体）的相变。当外加驱动力降低时，固相团簇会从气相中自发析出。导电颗粒中的聚集动力学主要由电场的屏蔽控制，但由湿度引起的凝聚力辅助。结果表明，湿度的影响占主导地位的电介质颗粒的聚类过程。
2000-11-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Meandering instability of air flow in a granular bed: self-similarity and fluid-solid duality
蜿蜒的不稳定性是每个人都熟悉的，通过河流蜿蜒或小溪流的雨水流下挡风玻璃。然而，它的物理理解仍然为时过早，尽管它可以启发各个领域的研究人员，如非线性科学，流体力学和物理学，以解决他们长期存在的问题。在这里，我们进行了一个小规模的实验中，空气流是在一个薄的颗粒床，成功地找到一个曲折的制度，连同其他显着的流化制度，如湍流制度。我们发现，不同类型的颗粒的流动状态的相图可以普遍呈现为流量和颗粒床厚度的函数时，这两个量适当重整化。我们进一步揭示，蜿蜒的形状是自相似的蜿蜒的河流。对实验结果进行了理论解释，并对物理现象进行了阐述。该理论基于力平衡、最小耗散原理和连续方程的线性不稳定性分析，该连续方程考虑了流体-固体二元性，即，这些结果为包括工业流化床反应器在内的各个领域的相关问题提供了富有成效的联系。
2016-12-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech nlin.PS
Long-range interactions in randomly driven granular fluids
本文研究了随机驱动颗粒流体非平衡稳态中的长程空间相关性，重点是获得静态结构因子的显式形式。浸没在这样的细颗粒流化床中的不动颗粒的存在导致流体动力场的波动谱的限制，这导致入侵者之间的有效远程相互作用。分析预测与离散元法模拟的结果是一致的。通过改变入侵者的形状和方向，我们解决了边界条件的微小变化如何影响有效力。
2013-09-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Kinetic theory for strong uniform shear flow of granular media at high density
本文讨论了由单分散赫兹球组成的流化颗粒床的均匀剪切流动。考虑到高密度周围的玻璃化转变密度的非弹性赫兹球，我们报告的牛顿粘度以及Bagnold系数的动力学理论表达式。讨论了输运系数对密度和恢复系数的依赖关系。
2017-10-12 cond-mat.soft
Noise and diffusion of a vibrated self-propelled granular particle
颗粒材料是活性物质的重要物理实现形式。在振动流化的颗粒物质中，扩散和自推进都来自相同的碰撞力，不像许多其他活性系统，在这些活性系统中，单粒子流动性的起源和与噪声的耦合之间有一个清晰的分离。在这里，我们提出了单粒子运动的实验研究，在振动的颗粒单层，随着理论分析，比较晶粒运动在短期和长期的时间尺度的假设和预测，分别，活性布朗粒子（ABP）模型。结果表明，尽管噪声和推进之间的独特关系，粒状介质显示ABP模型预测的通用功能，并表明这是一个有效的框架来预测集体现象。此外，我们的分析方案，用于验证模型的输入和输出可以应用到其他粒度和非粒度系统。
2017-05-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Intruder penetration into granular matter studied by Lock-in Accelerometry
了解侵入体在颗粒层中的渗透动力学不仅与基础物理学有关，而且与可能受地震影响的地区的沉积物或颗粒土壤上的地球物理过程和建设有关。在这项工作中，我们使用Lock-in加速度计来研究入侵者对准二维颗粒物质的横向振动流化的渗透。我们观察到，有两个明确的阶段，在渗透动力学的入侵者沉入颗粒状材料。
2016-09-29 cond-mat.soft
Fluctuations of internal energy flow in a vibrated granular gas
最近在实验中测量了流化颗粒介质中功率通量的非平衡波动[Phys.Rev.Lett. 92，164301，2004]，这被加拉沃蒂和科恩宣布为对波动关系（FR）的验证。有效温度也被确定，并建议是一个有用的探针，这样的非平衡系统。我们解释这些结果的两个温度泊松过程。在这个模型中，独立的分子动力学模拟的支持下，功率通量波动不满足FR和有效温度的性质被澄清。在追求一个假设的全球量满足FR，这表明需要考虑其他候选人比功率通量。
2005-09-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Electrostatically-Driven Granular Media: Phase Transitions and Coarsening
本文报道了静电驱动颗粒材料的实验和理论研究。研究表明，随着外加电场的变化，带电颗粒介质经历了从静止的凝聚态（颗粒固体）到流化膨胀态（颗粒气体）的滞后一级相变.此外，我们还观察到致密团簇从气相中自发沉淀，随后这些团簇发生粗化-凝聚。分子动力学模拟与实验结果定性一致。
1999-09-30 cond-mat.soft
A mechanism for air induced fluidization in vibrated granular beds
本文提出了一种新的振动颗粒床在间隙空气存在下的流化机理。我们表明，诱导的空气流穿过床，作为在细胞的底部的间隙的演变，可以在气体流化{ \it静态}床中以类似的方式使床。我们使用Kroll模型来量化所提出的机制所建议的相关变量。讨论了上述流化对偏析现象的相关性。
2005-02-16 cond-mat.soft
Long-lived Giant Number Fluctuations in a Swarming Granular Nematic
连贯移动的鸟群、野兽或细菌是具有自发取向秩序的生命物质的例子。这些系统与具有这种液晶顺序的热平衡系统有何不同？工作与流化单层的宏观棒在液晶相，我们发现巨大的数字波动与标准偏差线性增长的平均值相一致，在任何情况下，中心极限定理适用。这些波动是长期存在的，只作为时间的对数函数衰减。这表明，群集，相干运动和大尺度的不均匀性可以出现在一个系统中，粒子不沟通，除了接触。
2007-06-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Granular Brownian motion with dry friction
利用旋转探针与静止颗粒气体接触的方法，对库仑摩擦与随机激励之间的相互作用进行了实验研究。颗粒状材料通过垂直振动器独立流化，作为探头布朗运动的“热浴”。两个滚珠轴承支撑探头，对探头施加非线性库仑摩擦力。将探头的实验速度分布、自相关函数和功率谱与带摩擦力的线性玻尔兹曼方程的预测值进行比较。在高碰撞频率下，它被映射到具有非线性摩擦的Fokker-Planck方程，而在低碰撞频率下，它是由一系列独立的随机反冲和随后的摩擦引起的弛豫来描述的。在这两个极限下的理论与实验比较表明，两者吻合较好。在非常小的速度下观察到偏差，其中真实轴承不能很好地由库仑摩擦模拟。
2013-04-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Induced and endogenous acoustic oscillations in granular faults
无序系统的摩擦特性受外界扰动的影响。这些扰动通常通过降低宏观摩擦系数来削弱系统。这种摩擦减少在由两个板块之间的粒状颗粒组成的无序系统的情况下特别令人感兴趣，因为这是地震断层的简单模型。事实上，在地球物理学的背景下，摩擦弱化可以解释一些断层的意外弱点，以及地震的远程触发。在这篇手稿中，我们回顾了最近的结果，有关的反应限制颗粒系统的外部扰动，考虑到不同的机制，扰动可能削弱系统，相关的摩擦减少地震，以及讨论有趣的情况下，削弱是不是单调的扰动频率，使一个重入过渡观察，因为系统首先进入流化状态，然后返回到摩擦状态。
2019-01-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A Simple Model for Sheared Granular Layers
我们唯象地研究剪切颗粒层的粘滑运动。我们的现象学是在应力链崩溃引发的流化区成核和生长的背景下构建的。在此基础上，引入流化度，给出了一个简单的摩擦模型。结果表明，该模型能较好地再现Nasuno {\it et al.}（Phys.Rev.E {\bf 58}，2161（1998）），在定量上具有良好的一致性。
2004-03-20 cond-mat.other cond-mat.soft
Continuum description of avalanches in granular media
我们开发了一个连续描述部分流化颗粒流。我们的理论是基于流体动力学方程的流动耦合的序参量方程，它描述了流动和静态组件之间的过渡的颗粒系统。这个理论捕捉到了最近在粗糙斜面上颗粒流实验中观察到的重要现象（Daerr和Douady，Nature（London）v. 399，241（1999））：层双稳性，以及从小倾角下坡传播的三角形雪崩到大倾角上坡传播的气球形雪崩的转变。
2000-06-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Role of Friction on the Formation of Confined Granular Structures
Faculdade de Engenharia Mecânica, UNICAMP-Universidade Estadual de Campinas（坎皮纳斯州立大学机械工程学院）；Laboratoire PIMM, CNRS, Arts et Métiers Institute of Technology, Cnam（国立工艺学院PIMM实验室）；Faculty of Physics, University of Duisburg-Essen（杜伊斯堡-埃森大学物理系）
研究通过不同摩擦系数的聚合物颗粒实验，发现摩擦系数影响颗粒结构的有序性，低摩擦导致晶体状结构，高摩擦则形成玻璃状结构。
2025-09-01 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Sudden Collapse of a Granular Cluster
振动流化颗粒气体中的单个团簇在N个连通的隔间中在强烈的振动下变得不稳定。实验表明，它们会非常突然地崩溃。所观察到的集群的寿命（作为驱动强度的函数）内的通量模型进行分析计算，利用自相似的过程。坍缩后，团簇以自相似的方式扩散到均匀分布中，反常扩散指数为1/3。
2002-04-12 cond-mat.soft nlin.CD
Fluctuation-Dissipation Relations for Motions of Center of Mass in Driven Granular Fluids under Gravity
本文从理论和数值模拟两个方面研究了重力作用下流化颗粒介质非平衡定态中涨落耗散关系的有效性。描述质心高度涨落的Langevin型唯象理论，最初是为振动底板上的一维颗粒气体而建立的，被推广到任何维数，甚至对于振动底板被热壁代替的情况也是如此.该理论预测了一个已知在平衡时满足的波动耗散关系，并进行了修改，用由动能定义的质心有效温度代替平衡温度。为了验证涨落耗散关系的有效性，我们对底部有热壁的模型系统进行了广泛而精确的事件驱动分子动力学模拟。测量了质心高度的功率谱和响应函数，并与理论预测进行了比较。结果表明，在较宽的系统参数范围内，颗粒系统的涨落耗散关系是满足的，特别是在高频（短时）区域。最后，我们描述了在低频（长时间）区域的系统偏差和驱动颗粒系统的时间尺度之间的关系。
2012-07-01 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
Rheological regimes in agitated granular media under shear
本文通过测量空气流化玻璃颗粒在五个数量级剪切速率范围内的流变行为，提出用佩克莱特数和剪切-流化功率比两个无量纲数界定所有流变状态，并建立统一本构关系。
2025-02-19 cond-mat.soft
Kink-induced transport and segregation in oscillated granular layers
我们使用实验和分子动力学模拟的垂直振荡颗粒层研究水平颗粒偏析诱导的扭结（域之间的边界振荡的相位）。反向旋转的对流辊沿着颗粒表面将双分散层中的较大颗粒带到扭结处，在那里它们被捕获。对流起源于发生在层内的雪崩，沿着凝固和流化颗粒之间的界面。扭结的位置可以通过调节容器频率来控制，从而可以系统地收集较大的颗粒。
2003-08-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Controlled viscosity in dense granular materials
通过监测悬浮在介质中的叶片的角速度，并由外部电机驱动，实验研究了受机械振动的颗粒状物料的流化。在增加频率时，我们观察到一个再入过渡，因为堵塞的系统首先进入流化状态，其中叶片以高的恒定速度旋转，然后返回到摩擦状态，其中叶片速度低得多。虽然流化频率与材料无关，但粘度恢复频率显示出对材料的明显依赖性，我们通过将该频率与系统中耗散力和惯性力之间的平衡相关联来合理化。分子动力学模拟很好地再现了实验数据，证实了建议的理论图片。
2018-03-09 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Characterization of the Drag Force in an Air-Moderated Granular Bed
我们测量的扭矩作用在一个垂直于其轴旋转的杆在颗粒床，通过气体的上升流是用来调整颗粒之间的流体静力学负荷。在低转速下的扭矩是独立的速度，但规模二次与杆的长度和深度的线性比例接近零线性上升的气体增加到一个临界值以上的谷物流化。在高旋转速率下，扭矩表现出二次速率依赖性，并且随着杆的长度的4次方而缩放。在这些较高的速率下，扭矩与深度或气流无关。一个模型用来描述所经历的弹丸撞击颗粒床的停止力可以被证明是预测这些行为，我们的系统的几何形状，表明相同的力学决定在颗粒系统中的稳态和瞬态阻力，无论几何形状或材料特性的颗粒。
2009-12-14 cond-mat.soft
Stresses in Smooth Flows of Dense Granular Media
应力张量的形式进行了研究，在光滑，密集的颗粒流中产生的分裂底部剪切几何形状。我们发现，在波动流化空间区域内，应力张量的形式直接由流场决定：应力和应变率张量是共线的。有效摩擦力定义为作用在剪切平面上的剪应力和法向应力之比，它不是常数，而是在整个流动区变化。这种变化不能用惯性效应来解释，但似乎是由流场的局部几何形状决定的。这与最近的预测是一致的，但与大多数模型的缓慢颗粒流，并指出有一个微妙的机制，选择的流动剖面。
2007-04-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
A smart granular intruder
本文提出一种配备可充气囊袋的智能颗粒侵入体，通过自主响应轻微调整自身对称性，有效纠正其在颗粒介质中沉降时的非预期倾斜和路径偏移。
2024-03-20 cond-mat.soft
Towards a terramechanics for bio-inspired locomotion in granular environments
颗粒状介质（GM）对地球和外星设备的运动提出了挑战，因为它们可以流动和固化，以响应车轮，四肢和身体的局部侵入。虽然飞机和潜艇的发展得益于对流体动力学的理解，但还没有基础理论来描述运动与GM的复杂相互作用。在本文中，我们使用实验，计算和理论的方法来开发一个在颗粒环境中的生物启发运动的terramechanics。我们使用流化床准备GM与所需的全球包装分数，并使用经验力测量和离散元法（DEM），以阐明运动相关的入侵GM，如垂直渗透和水平阻力过程中的相互作用力学。我们开发了一个阻力理论（RFT）来解释更复杂的入侵。我们使用这些力模型来了解两个生物启发的机器人在GM上和GM内移动的运动性能。
2019-10-31 cond-mat.soft cs.SY eess.SY
Digging through 2D densely-packed coarse granular media as a critical phenomenon
Shizuoka University（静冈大学）；National Taiwan University（台湾大学）；Angelo State University（安杰洛州立大学）；Texas Tech University（德克萨斯理工大学）
研究制造在二维密集堆积颗粒介质中移动的挖掘器，采用独特机制应对高摩擦，通过实验和模拟验证移动策略，发现挖掘的时空幂律，表明此环境下挖掘可能是临界现象。
2026-07-29 cond-mat.soft
Hydrodynamic Theory for Reverse Brazil Nut Segregation and the Non-monotonic Ascension Dynamics
基于Boltzmann-Enskog动力学理论，我们发展了一个振动流化颗粒混合物中众所周知的（反向）巴西坚果离析的流体动力学理论。使用与标准流体力学的类比，我们最近提出了一种新的机制，在颗粒混合物的基础上分离{ \it之间的竞争浮力和几何力}：阿基米德浮力，伪热浮力，由于两个颗粒物种的能量之间的差异，和两个几何力，一个压缩和其他拉伸性质，由于尺寸的差异。对于具有弹性碰撞的完全硬颗粒的混合物，伪热浮力为零，但入侵者必须克服净压缩几何力才能上升。对于这种情况，几何力与标准阿基米德浮力竞争以产生阈值密度比$R_{ρ1}=ρ_l/ρ_s < 1$，在该阈值密度比以上，{ \it较轻的侵入者下沉}，从而发出{\it反向浮力}效应的{\it开始}的信号。对于耗散粒子的混合物，非零的伪热浮力引起另一个阈值密度比$R_{ρ2}$（$> R_{ρ1}$），超过该阈值，入侵者再次上升。研究了稠密二元混合物中入侵粒子的{ \it示踪剂}极限，发现入侵粒子的上升时间随密度比{ \it非单调}变化.对于一个给定的尺寸比，入侵者有一个阈值密度比，在这个阈值密度比上，它需要最大的时间上升，高于（/低于）这个阈值密度比，它上升得更快，这意味着{ \it越重（和更大）的入侵者，它上升得越快}。我们的理论提供了一个统一的描述（反向）巴西坚果隔离和巴西坚果的非单调上升动力学。
2008-02-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium Brownian motion beyond the effective temperature
热平衡条件简化了波动的理论处理，如在著名的爱因斯坦的布朗运动的迁移率和扩散率之间的关系中发现的。最近的几个理论放宽了热平衡的假设，导致至少两个主要的情况。对于分离良好的时间尺度，如在老化的玻璃体系中，平衡涨落耗散定理适用于每个尺度，并具有其自己的“有效”温度。对于混合时间尺度，例如在活性或颗粒流体或湍流中，温度不再是明确定义的，波动的动力学性质完全显现，并且适用广义波动耗散定理（GFDT）。在这里，我们研究实验的混合时标制度，通过研究波动和线性响应的布朗运动的旋转入侵者沉浸在振动流化颗粒介质。增加填充分数，该系统从一个稀单时间尺度政权走向一个更密集的多时间尺度阶段。爱因斯坦的关系在前者中成立，在后者中被违反。这种违反不能用有效温度来解释，而GFDT能够将其归因于入侵者与周围流体之间的强耦合的出现。直接的实验测量证实了当密度增加时系统中空间相关性的发展。
2014-04-09 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Shear-induced crystallization of a dense rapid granular flow: hydrodynamics beyond the melting point?
我们研究剪切诱导结晶在一个非常密集的单分散非弹性硬球流。本文考虑定常压力下的平面库埃特流，忽略重力.我们假设颗粒密度大于弹性硬球平衡相图的熔点。我们采用了Navier-Stokes流体力学与本构关系，所有这些（除了剪切粘度）发散在晶体堆积密度，而剪切粘度发散在一个较小的密度。定常流的相图由三个参数描述：有效马赫数、按比例的能量损失参数和整数m：出现在这个问题中的机械类比中的半振荡数。在定常剪切流中，粘性加热通过非弹性碰撞的能量耗散来平衡。这种平衡可以有不同的形式，产生均匀的剪切流或各种更复杂的非线性密度，速度和温度分布。特别是，该模型预测了各种多层两相稳定剪切流尖锐的相间边界。这样的流动可以包括几个零剪切（固体状）层，每个层作为整体移动，由流体状区域分开。当我们处理一个硬球模型时，颗粒在"固体"层中是流化的：颗粒温度在那里是非零的，并且有能量流过"固体"层的边界。对均匀定常剪切流进行了线性稳定性分析，并给出了固定m时系统的合理分岔图。m的选择问题仍然悬而未决。
2006-05-05 cond-mat.soft physics.flu-dyn
