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
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
Velocity distribution function and effective constant restitution coefficient for granular gas of viscoelastic particles
我们进行大规模的事件驱动的分子动力学（MD）模拟颗粒气体的粒子相互作用的冲击速度依赖的恢复系数。我们使用最简单的第一性原理碰撞模型的粘弹性球。这两种情况下的无力和均匀加热的气体进行了研究。我们制定了一个简化模型的有效常数恢复系数，这取决于当前的颗粒温度和计算的有效常数恢复系数，使用动力学理论。我们开发了一个理论的速度分布函数的驱动气体的粘弹性颗粒和分析的颗粒温度和Sonine系数，它表征的形式的速度分布函数的演变。我们观察到，没有大的耗散的模拟结果是在一个很好的协议与理论，均匀冷却状态和均匀加热的气体。同时，对于大耗散，Sonine系数的理论和MD结果之间存在明显的差异。基于有效恢复系数对简化模型的精度进行了分析，得出该模型能够准确描述颗粒温度的结论。它也提供了一个可接受的精度为小耗散的速度分布函数，但失败时，耗散是大的。
2013-05-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Instabilities in a free granular fluid described by the Enskog equation
的流体动力学方程的线性稳定性分析相对于均匀的冷却状态进行识别的波矢量，耗散和密度的函数的稳定性的条件。与以前的研究相反，本描述是基于非弹性硬球的Enskog方程[V. Garzó和J.W. Dufty，Phys. Rev. E { \bf 59}，5895（1999）]，其考虑了输运系数对耗散的依赖性。正如预期的那样，线性稳定性表明两个横向（剪切）模式和一个纵向（“热”）模式对于足够长的波长激发是不稳定的。与以前的结果（忽略了耗散对运输的影响）的比较表明，强耗散的定量差异。
2005-04-25 cond-mat.soft 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
Breakdown of fluctuation-dissipation relations in granular gases
报道了一个测量颗粒气体均匀冷却状态下横向速度场的二次关联函数的数值分子动力学实验。通过测量衰减率和振幅的相关性，Landau-Langevin方程的脉动流体动力学的准确性进行了检查。结果表明，虽然朗之万方法可以是有效的，波动耗散关系必须修改，因为它出现的粘度参数不同于通常的流体动力剪切粘度。
2008-04-15 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
A Langevin Approach to One-Dimensional Granular Media Fluidized by Vibrations
提出了一种描述一维颗粒介质在振动底板作用下流化的稳态动力学的朗之万方法。我们采用线性朗之万方程来描述质心的运动。在这个框架内，我们推导出几个宏观量的解析表达式。我们还预测了质心高度的功率谱。我们发现我们的理论预测和广泛的事件驱动的分子动力学模拟之间的协议。
2008-01-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
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
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
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
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
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
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
Energy flows in vibrated granular media
我们研究振动粒状介质，调查的能量流的三个组成部分：颗粒-颗粒耗散，能量输入在振动壁，和颗粒-壁耗散。当颗粒物质是稀的时，由颗粒间碰撞耗散的能量由现有理论很好地估计，并且这些理论被扩展到包括旋转动能。当颗粒材料是致密的，观察到的颗粒-颗粒耗散率降低到理论预测的2/5。我们观察到，能量输入率是颗粒材料的重量乘以平均振动速度乘以颗粒与振动速度之比的函数。“颗粒-壁”耗散在迄今为止的所有理论中一直被忽略，但在颗粒物质稀释时可以发挥重要作用。重力势能和动能之间的比率可以变化多达3倍。先前的模拟和实验已经表明，E ~ V = δ，其中对于稀颗粒材料δ =2，并且对于致密颗粒材料δ ~ 1.5。我们将这种指数变化与粒子-粒子耗散与其理论值的偏离联系起来。
1998-05-20 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
Kovacs-like memory effect in driven granular gases
虽然记忆效应已经报道了足够密集的无序系统，如玻璃，我们在这里显示的分析和模拟技术相结合，他们也是内在的动力学稀释颗粒气体。通过一定的驱动协议，我们准备的气体在颗粒温度$T$符合其长时间限制的状态。然而，$T$随后并不保持恒定，而是在达到其非平衡稳态值之前表现出非单调演化。相应的所谓的科瓦奇峰在弱耗散下表现出正常的行为（如在分子系统中观察到的），但在强耗散下则相反，因此变得异常。
2014-04-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Temperature scaling in a dense vibro-fluidised granular material
本文确定了受外界振动扰动的致密二维颗粒物质的首阶“温度”。一个渐近解被认为是弹性的领先近似中的粒子。在超前近似下，速度分布为麦克斯韦-玻尔兹曼分布。密度分布通过求解垂直方向上的动量平衡方程来确定，其中压力和密度之间的关系由维里状态方程提供。本分析的预测显示出良好的协议与模拟结果在较高的密度，理论为稀振动颗粒材料，与压力-密度关系提供的理想气体法律，是错误的。该理论还预言了McNamara和Luding（PRE v 58，p 813）报道的床中总耗散的标度关系。
1999-04-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Non-equilibrium memory effects: granular fluids and beyond
本文展望非平衡系统中的记忆效应，以颗粒流体为例探讨Kovacs和Mpemba两种典型效应，并联系最优控制理论。
2023-10-10 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
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
Toward the zero surface tension limit: The granular fingering instability
自Saffman和Taylor以来，当粘性较小的流体取代限制在两个平行板之间的粘性较大的流体时发生的指状分支图案已经被广泛地研究为一个典型的易处理的流体动力学不稳定性的例子。这种Hele-Shaw几何形状中的指进不仅由牛顿流体产生，而且也由各种非牛顿流体产生，包括被气体、液体或大颗粒置换的细颗粒材料。在这里，我们研究了一个颗粒Hele-Shaw系统，以探讨是否在干燥的颗粒材料中没有cohesion内聚力可以产生一个理想的场所，用于研究迄今无法实现的奇异流体动力学预测的零表面张力极限。我们证明，颗粒-气体界面确实表现出分形结构和尖锐的尖点与有限时间奇点。以上的屈服应力，缩放的手指宽度是不同的，从普通的流体，反映了独特的颗粒特性，如摩擦引起的耗散，而不是粘性阻尼。尽管有这样的差异，全球分形结构的尺寸和界面上的奇异尖点的形状同意的理论基础上简单的拉普拉斯增长的传统流体指进在零表面张力的限制。我们的研究不仅对两相致密颗粒流的动力学和颗粒斑图形成提供了新的见解，而且对零表面张力极限下的流体动力学也提供了新的见解。
2007-12-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dynamics of a hard sphere granular impurity
考虑了杂质粒子通过非弹性硬球碰撞与宿主流体的耦合。结果表明，它的分布函数的精确方程可以映射到具有弹性碰撞和有效质量的杂质的分布函数的精确方程上。将这一结果应用于Enskog-Lorentz动力学方程，得到几个结论：（1）弹性情况下的每一个解都等价于颗粒情况下的一类解：（2）对于平衡宿主流体，颗粒杂质在不同的温度下接近平衡，在长时间内以扩散模式为主;（3）对于处于结垢状态的颗粒状流体，颗粒状杂质向相应的结垢溶液靠近。
2006-07-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Diffusion in a Granular Fluid - Theory
颗粒流体的许多重要性质可以用硬球系统的非弹性碰撞来表示。传统的非平衡统计力学方法对于非弹性情况的分析和描述也是有效的。这在此示出为杂质颗粒在经历均匀冷却的流体中的扩散。适当缩放的刘维尔方程的描述，使均匀冷却合奏和相关的时间关联函数映射到那些的稳态。在这种形式中，可以应用熟悉的线性响应方法，导致根据速度和均方位移关联函数的扩散的Green - Kubo和Einstein表示。这些关联函数近似使用累积展开和从动力学理论，提供作为密度和恢复系数的函数的扩散系数进行评估。与分子动力学模拟结果的比较在下面的配套文件中给出。
2002-01-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Fluctuation-Dissipation relation in sub-diffusive systems: the case of granular single-file
研究了环上硬棒气体在外部恒温器驱动下的弹性碰撞和非弹性碰撞，其表现出亚扩散行为$<x^2 > \sim t^{1/2}$。我们表明，通常的涨落耗散（FD）关系，即响应函数和关联函数之间的比例，当气体是弹性的或稀释的有效性。相反，在强非弹性或稠密的情况下，当示踪剂速度不再独立于其他自由度时，爱因斯坦公式失效，必须用更一般的FD关系代替。
2008-10-09 cond-mat.stat-mech
DSMC evaluation of the Navier-Stokes shear viscosity of a granular fluid
提出了一种基于简单剪切流的方法，通过引入确定性的非保守力和随机过程，测量了由Enskog方程描述的颗粒流体的Navier-Stokes剪切粘度。该方法是在DSMC模拟实现了广泛的值的耗散和密度。据观察，经过一定的过渡期，系统达到一个流体动力学阶段，倾向于Navier-Stokes政权很长一段时间。结果进行了比较，从查普曼-Enskog方法在领先的Sonine近似的理论预测，表现出相当好的协议，即使是强耗散。
2004-11-09 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
Fluctuating hydrodynamics and correlation lengths in a driven granular fluid
本文计算了在随机摩擦液池中流化的颗粒系统的速度场和密度场的剪切和纵向模态的静态和动态结构因子。解析表达式通过波动的流体力学获得，并成功地与数值模拟相比，体积分数$\sim 50%$。流体动力学噪声是由浴缸产生的外部噪声和由碰撞产生的内部噪声的总和。只有后者被假定为满足与平均颗粒温度的波动耗散关系。静态速度结构因子$S_\perp(k)$和$S_\parallel(k)$表现出一般的非恒定行为，在大和小$k$处具有两个平台，分别代表颗粒温度$T_g$和浴温$T_b>T_g$。从这个行为，两个不同的速度相关长度进行测量，都随着填充率的提高而增加。这种空间秩序的增长与动力学结构因子的行为一致，其衰减随着密度的增加变得越来越慢。
2011-07-07 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
Memory effect in uniformly heated granular gases
我们证明了均匀驱动的颗粒气体中的Kovacs记忆效应。在低密度极限下，非弹性硬颗粒系统在适当的力作用下可以达到非平衡稳态。通过遵循一定的协议的驱动时间依赖性，我们准备的气体中的颗粒温度与其长时间值相一致的状态。随后的温度不保持恒定，但表现出一个非单调的演变与最大值或最小值，这取决于耗散，并对协议。我们提出了一个理论分析，这种记忆效应，在玻尔兹曼-福克-普朗克方程的水平，并表明，当耗散超过一个阈值，响应可以被称为异常。我们发现一个很好的协议之间的分析预测和直接的蒙特卡罗模拟。
2014-07-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Fluctuation-Dissipation Ratio for Compacting Granular Media
在本文中，我们调查的可能性，一个动态定义的有效温度压实颗粒介质的波动耗散（FD）关系的框架。我们已经研究了两个范例模型的颗粒介质的压实，考虑颗粒扩散的晶格，无论是几何（俄罗斯方块模型）或动力学（Kob-Andersen模型）的约束。理想化压实没有重力已实施的俄罗斯方块模型，并与优先方向施加重力压实已研究了这两种模式。在均匀压实的理想情况下，得到的FD比清楚地表明，在各种密度与爱德华兹的测量预测一致。只有当施加体块的均匀性时，才能用重力得到类似的结果。在这种情况下，动态获得的水平位移和流动性的FD比，并从爱德华兹的测量一致。最后，我们提出了实验测试的有效性爱德华兹的建设，通过比较各种类型的动态测量。
2002-05-14 cond-mat.stat-mech
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
Collisional Granular Flow as a Micropolar Fluid
我们表明，微极流体模型成功地描述了斜坡上的碰撞颗粒流。微极流体是具有内部结构的流体，其中考虑了每个粒子的自旋与宏观速度场之间的耦合。它是一个适用于由宏观尺度的颗粒组成的颗粒系统的流体动力学框架。我们证明，模型方程可以定量地再现速度和角速度剖面从碰撞颗粒流的数值模拟的斜坡上使用一个简单的估计的参数在理论上。
2002-04-15 cond-mat.stat-mech
Collisional Cooling of a Charged Granular Medium
计算了稀颗粒介质中等电荷绝缘粒子间的非弹性碰撞耗散率。它等于不带电颗粒介质的已知耗散率乘以玻尔兹曼因子，该因子源自库仑相互作用。我们通过引入有效势来包含粒子关联，该有效势取代了玻尔兹曼因子中的裸库仑势。所有结果都得到了计算机模拟的证实。
1999-04-13 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
Temperature inversion in granular fluids under gravity
通过流体动力学方程，我们研究了重力作用下的颗粒流体的颗粒温度分布，并从一个基地进行能量注入。研究发现，颗粒温度存在一个转折点，在远离底部的地方，温度随高度线性增加。我们表明，这种现象，以前在实验和计算机模拟中观察到的，是一个直接后果的热通量法，不同形式的傅立叶，在颗粒状流体。正的颗粒温度梯度与重力和传输系数$μ_0$成比例，将热通量与密度梯度相关联，这是颗粒系统的特征。我们的结果提供了一种方法来计算值$μ_0$不同的恢复系数。通过分子动力学模拟验证了理论预测的正确性，并计算了二维非弹性硬球模型的$μ_0$值。我们还提供了一个边界条件的温度场，这是符合修改后的傅立叶定律。
2002-10-21 cond-mat.stat-mech
Nonlinear analysis of the shearing instability in granular gases
众所周知，当耗散超过阈值时，有限尺寸均匀颗粒流体会产生类似流体动力学的不稳定性。这种不稳定性进行了分析，修改后的流体动力学方程：首先，源项被添加到能量方程，占能量耗散在碰撞和现象学的傅立叶定律是根据以前的结果推广。其次，引入了一个重新标度的时间形式主义，映射到一个非平衡稳态的均匀冷却状态。一个非线性稳定性分析所得到的方程进行预测的外观的流动模式。产生了密度和温度的稳定调制，这不会导致聚类。此外，获得了一个全球性的温度下降，引起的碰撞频率和耗散率的下降。与非弹性硬盘的分子动力学模拟一致，发现低耗散。
2000-02-25 cond-mat.stat-mech
Brownian Motion in a Granular Fluid
从刘维尔方程出发，导出了颗粒流体中重粒子的福克-普朗克方程。假设宿主流体处于均匀冷却状态，所有相互作用都理想化为光滑的非弹性硬球。详细讨论了弹性碰撞和非弹性碰撞的Fokker-Planck方程之间的异同。虽然违反了波动耗散关系和参考流体是时间依赖性的，它表明，扩散发生在很长的时间为广泛的一类初始条件。这里给出的结果推广了以前的结果的基础上玻尔兹曼-洛伦兹方程更高的密度。
2004-09-16 cond-mat.stat-mech
