Cluster Growth in two- and three-dimensional Granular Gases
颗粒介质中的耗散导致了有趣的现象，在非平衡动力学状态下存在团簇形成和结晶。自由冷却系统的检查有关的能量衰减和集群的演化时间，在二维和三维。有趣的相似之处渗流理论得到了在三维空间。
2003-12-11 cond-mat.stat-mech
Linear hydrodynamics for driven granular gases
研究了随机恒温器加热下颗粒气体的动力学行为。从玻尔兹曼描述，我们推导出流体动力学方程的小扰动周围的定态是在很长的时间限制。输运系数被确定为Green-Kubo公式，得到了作为非弹性和空间维数的函数的显式表达式。
2012-11-25 cond-mat.stat-mech
Self-diffusion in granular gases
如果考虑到恢复系数$ε$的冲击速度依赖性，则均匀冷却颗粒气体的自扩散系数显著改变。对于一个常数$ε$的情况下，粒子传播速度随时间缓慢，而速度相关系数产生幂律时间依赖性。这些时间依赖性的差异对自由冷却的粒状气体的性质的影响进行了讨论。
1999-05-26 cond-mat.stat-mech
Nonergodic dynamics of force-free granular gases
我们研究分析和事件驱动的分子动力学模拟的非遍历性和老化性能的无力冷却颗粒气体与常数和速度相关的（粘弹性）恢复系数$\varepsilon$粒子对碰撞。我们比较了颗粒气体动力学与一个有效的单粒子随机模型的基础上欠阻尼朗之万方程与时间相关的扩散。我们发现，这两个模型共享相同的行为的系综均方位移（MSD）和速度的相关性在小耗散限制。然而，我们发现，时间平均MSD的粒状气体颗粒显着不同，由于弹道系统的相关性与常数$\varepsilon$，从这个有效的模型。对于速度相关的$\varepsilon$，这些修正在较长时间内变得较弱。定性地说，所报道的非遍历行为对于颗粒气体是通用的，$\varepsilon$对撞击速度具有任何现实的依赖性。
2015-01-17 cond-mat.stat-mech
Long-time tails in freely cooling granular gases
本文研究了自由冷却颗粒气体中速度、切应力和热流的电流自关联函数的长时间行为。结果表明，速度和切应力的关联函数具有服从$τ^{-d/2}$的长时间尾，而热流的关联函数则随无量纲冷却速率$ζ^*$、空间维数$d$和碰撞频率标度时间$τ$的变化而呈$τ^{-(d+2)/2} \exp(-ζ^* τ)$衰减.对自由冷却颗粒气体的数值模拟结果与理论预测一致。
2007-08-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Granular Gases - the early stage
我们研究了由粘弹性颗粒组成的颗粒状气体在均匀冷却状态下，即聚簇发生之前的速度分布函数的演化。从麦克斯韦分布的速度分布函数的偏差量化的Sonine多项式展开。第一个非零的Sonine系数a_2（t），揭示了一个复杂的时间依赖性，允许分配的粒状气体的属性的年龄。我们讨论了测量颗粒气体年龄的可能性。
2002-03-20 cond-mat.stat-mech
Experimental investigation of the freely cooling granular gas
利用抗磁悬浮粒子，我们研究了自由冷却颗粒气体的动力学。在早期，我们发现很好的协议与哈夫定律，粒子碰撞的时间尺度可以从独立的测量确定。在后期，发生颗粒的聚集。考虑到自由粒子数量的减少，这可以包括在Haff-like描述中。有了这个数据的一个很好的描述是可能在整个时间范围内。
2008-03-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Energy decay in three-dimensional freely cooling granular gas
自由冷却的粒状气体的动能在大的时间$t$下按幂律$t^{-θ}$减小。指数$θ$有两个理论解。一个基于致密球形聚集体的弹道聚集预测$θ= 2d/(d+2)$在$d$维度。另一种是基于Burgers方程描述的各向异性，扩展簇预测$θ=d/2$.我们在三维空间进行了大量的模拟，发现虽然$θ$与弹道凝聚理论预测的结果一致，但团簇统计和速度分布与之不同，因此自由冷却的颗粒气体既不符合弹道凝聚理论，也不符合Burgers方程的描述。
2013-10-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Temperature probes in binary granular gases
我们调查的有效性波动耗散（FD）关系的两个颗粒状气体的混合物具有不同的物理性质（恢复系数或质量）随机驱动。众所周知，两个组分的部分颗粒温度T_1和T_2是不同的，即能量均分被打破。我们观察到，在均匀和非均匀的情况下的非弹性硬盘的数值模拟，经典的平衡格林-久保关系分别为气体的每一个组成部分，平衡温度的作用所发挥的颗粒温度的每一个组成部分。特别令人感兴趣的是两个分量之一只由一个粒子组成的极限，代表非微扰温度计。在这种情况下，结果是这样的温度计测量的是它自己的温度，而不是周围颗粒介质的温度，这通常是不同的。
2003-10-29 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
Collision Rates in Charged Granular Gases
本文计算了颗粒气体中等电荷绝缘粒子之间的非弹性碰撞引起的耗散率。它等于不带电颗粒介质的已知耗散率乘以玻尔兹曼因子，该因子源于库仑排斥。粒子关联导致一个有效的潜力，取代裸库仑势在玻尔兹曼因子。颗粒气体中的碰撞冷却遵循已知的t^-2定律，直到颗粒的动能小于库仑势垒。然后，颗粒温度接近与1/ln（t）成比例的时间依赖性。如果粒子具有不同的等号电荷，则可以通过重新分配电荷来降低碰撞率，直到所有粒子携带相同的电荷。最后简要讨论了颗粒在垂直管道中的流动.所有结果都得到了计算机模拟的证实。
2002-08-14 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
Relative Entropy of a Freely Cooling Granular Gas
本文利用四阶累积量的Sonine近似，分析了均匀自由冷却颗粒气体中每个粒子的熵随时间的演化和稳态值，相对于与瞬时平动和转动温度相一致的最大熵。结果表明，丰富的各种依赖性的相对熵的时间和正常和切向恢复系数，包括一个奇特的行为在准光滑的限制。
2018-09-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dimension Dependence of Clustering Dynamics in Models of Ballistic Aggregation and Freely Cooling Granular Gas
通过事件驱动的分子动力学模拟，我们研究了非弹性粒子在不同空间维度上聚集的动力学。我们考虑两种模型，即，弹道聚集模型（BAM）和自由冷却颗粒气体模型（GGM），对于每一个，我们量化的动能和平均质量的团簇（形成由于非弹性碰撞）的时间依赖性。对于两个模型，这些量至少在长时间限制内表现出幂律行为。对于BAM，相应的指数表现出很强的维数依赖性，并遵循超标度关系。此外，在高包装分数限制的行为，这些数量变得一致的标度理论，预测能量和质量之间的反比关系。另一方面，在GGM的情况下，我们没有找到任何证据来证明这一点。在这种情况下，即使能量衰减，不考虑包装分数，定量匹配的BAM的高包装分数的图片，它是成反比的质量增长只有在一个维度上，和增长似乎是相当不敏感的选择的维度，不像BAM。
2017-09-05 cond-mat.stat-mech
Translations and Rotations are correlated in Granular Gases
在粗糙颗粒的粒状气体中，旋转轴与颗粒的平移速度相关。角速度和线速度的平均相对取向取决于表征碰撞耗散性质的参数。我们推导出一个简单的理论，这些相关性，并验证了它与数值模拟的正常和切向恢复系数的范围很广。光滑球体的极限是奇异的：即使是任意小的粗糙度的颗粒引起取向的相关性。
2006-09-09 cond-mat.stat-mech
Hydrodynamics and transport coefficients for Granular Gases
本文用改进的Chapman-Enskog方法研究了粘弹性颗粒的颗粒气动力学问题，该问题的碰撞由与碰撞速度有关的恢复恢复系数来描述。我们推导了流体动力学方程和相应的输运系数的假设下，速度分布函数的形状随温度衰减。我们数值表明，这种近似是合理的中间耗散。输运系数和冷却系数用颗粒材料的弹性和耗散参数以及气体参数表示。这些系数对温度的依赖性与以前研究中使用的恢复恢复系数恒定的简化假设所获得的系数在性质上不同。为粘弹性颗粒的气体制定的方法也可以应用于恢复系数的其他冲击速度依赖性。
2003-01-10 cond-mat.stat-mech
Frictional Cooling of Granular Gases: A Molecular Dynamics Study
本文采用大尺度分子动力学模拟研究了三维摩擦颗粒气体的自由演化。系统由于相互作用的粒子之间的固体摩擦而冷却。在演化的早期阶段，密度场保持均匀，速度场遵循麦克斯韦-玻尔兹曼（MB）分布。然而，在稍后的时间，密度场显示集群和速度场显示局部有序。速度场的有序性研究调用类比相序系统。速度场的等时关联函数遵循动力学标度。速度场的相关长度$L_v(t)$呈幂律增长：$L_v(t)\sim t^{1/3}$。
2017-03-15 cond-mat.stat-mech
Mpemba effect in driven granular Maxwell gases
Mpemba效应指的是一种违反直觉的结果，即当淬火到低温时，较高温度下的系统可能比中间温度下的系统更快地平衡。这种效果最近已被证明在驱动颗粒气体，无论是光滑的，以及粗糙的硬球系统的基础上微扰分析。在本文中，我们考虑非弹性驱动的麦克斯韦气体，一个简化的颗粒气体模型，其中的碰撞率被假定为是独立的相对速度。通过一个精确的分析，我们确定的条件下，Mpemba效应存在于这个模型中。对于单分散气体，我们表明，Mpemba效应是存在的，只有当初始状态被允许是非稳态的，而对于双分散气体，它是存在的稳态初始状态。我们还证明了双分散麦克斯韦气体的强Mpemba效应的存在，其中系统在较高的温度下以指数速度松弛到最终的稳定状态，导致较小的平衡时间。
2020-07-24 cond-mat.stat-mech
Hydrodynamic Modes for Granular Gases
本文计算了非弹性硬球（d=3）或硬盘（d=2）的线性化Boltzmann方程在长波极限下对应于d+2个流体动力学模的本征函数和本征值。的传输系数被确定，并发现同意从Chapman-Enskog解决方案。通过一个精确可解的动力学模型研究了长时间和长波长下流体动力学模式的优势。一个碰撞连续有界远离流体动力学谱，确保在很长一段时间的流体动力学描述。该界限与参考均匀冷却状态下速度分布的幂律衰减密切相关。
2003-02-10 cond-mat.stat-mech
Diffusion in Granular Gases of Viscoelastic Particles
在大多数关于颗粒气体的文献中，假定恢复系数ε与碰撞速度无关，恢复系数ε量化碰撞时的动能损失。然而，实验和理论研究表明，对于实际材料的恢复系数显着依赖于冲击速度。我们考虑均匀颗粒气体中的扩散过程，即在耗散碰撞粒子系统中。我们表明，如果我们考虑到冲击速度的依赖性ε的颗粒的均方位移的变化急剧。在常数系数的过度简化假设下，人们发现粒子在空间中的传播速度随时间的推移而缓慢，而实际粒子的传播则是由于幂律。
2002-04-05 cond-mat.stat-mech
Scaling and universality of critical fluctuations in granular gases
用分子动力学模拟研究了低密度气体颗粒气体在均匀冷却状态下团簇不稳定性附近的整体能量涨落。波动的相对分散性表现出幂律发散行为。此外，波动的概率分布呈现数据崩溃的系统接近不稳定性，对于不同的值的非弹性。描述坍缩的函数与在几个分子平衡和非平衡系统中发现的函数是相同的，除了波动符号的变化。
2004-11-27 cond-mat.stat-mech
Hydrodynamics of driven granular gases
导出了由Fokker-Planck算子驱动的颗粒气体的流体动力学方程。输运系数出现在Navier-Stokes顺序从自由冷却状态的值变化到稳态的值。
2003-04-07 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
Velocity distribution of fluidized granular gases in presence of gravity
利用分子动力学模拟研究了稀薄颗粒气体在垂直于引力场方向上的速度分布。结果表明，速度分布既不能用高斯分布来描述，也不能用拉伸指数分布来描述。此外，它没有表现出任何形式的缩放。事实上，分布的实际形状取决于静止单层的数量、恢复系数和测量的高度。粒子-粒子碰撞的数目与粒子-壁碰撞的数目相比所起的作用进行了讨论。
2002-10-08 cond-mat.stat-mech
Stability of freely cooling granular mixtures at moderate densities
自由冷却颗粒流中速度涡和密度团的形成是一个有趣的现象。通过对中等密度下$d$维颗粒二元混合物线性化Navier-Stokes流体动力学方程的稳定性分析，确定了不稳定性发生的临界尺度$L_c$.与以前的尝试相比，分析不限于近弹性系统，因为它考虑到了非线性依赖的传输系数和冷却速率的碰撞耗散。如从在非常稀的制度中获得的先前结果所预期的，线性稳定性显示$d-1$横向（剪切）模式和纵向（“热”）模式相对于足够长的波长激发是不稳定的。理论预测还表明，不稳定性的起源是由速度场的横向分量驱动的，当系统长度为$L>L_c$时，速度场的横向分量变为\emph{unstable}。得到了$L_c$随混合物质量、直径、组成、体积分数和恢复系数变化的显式表达式。在机械等效颗粒和低密度混合物的限制中得到的先前结果一致地恢复。最后，与以前的理论工作，忽略了耗散对输运系数的影响进行了比较，强耗散的定量差异。
2015-07-20 cond-mat.stat-mech
Impact of high-energy tails on granular gas properties
在均匀冷却状态下的颗粒气体的速度分布函数以及一些加热的颗粒气体的速度衰减为大速度$f\propto\exp(- {\rm const.} v)$。也就是说，与麦克斯韦分布相比，它的高能量尾部过于密集。目前，还没有理论来描述尾部对颗粒气体动力学特性的影响。我们开发了一种方法来量化人口过剩的尾巴，并分析其对颗粒气体的性质，特别是对冷却系数的影响。我们观察到并解释了速度分布函数到其稳态的缓慢弛豫。
2006-11-24 cond-mat.stat-mech
Fluctuating hydrodynamics for driven granular gases
研究了在稀极限下受随机恒温器加热的颗粒气体。从控制关联函数演化的动力学方程出发，构造了Boltzmann-Langevin方程。分析了相应的线性化Boltzmann-Fokker-Planck算符的谱，导出了流体动力学极限下的横向脉动速度方程。噪声项（朗之万力）因此在微观上是已知的，并且包含两个项：一个来自恒温器，另一个来自波动压力张量。在与自由冷却情况的差异，噪声被发现是白色的，其幅度进行评估。
2009-10-13 cond-mat.stat-mech
Deviation from Maxwell Distribution in Granular Gases with Constant Restitution Coefficient
我们分析了无力颗粒气体的速度分布函数的均匀冷却制度时，麦克斯韦分布的偏差可能只占主导地位的Sonine多项式展开。这些通过展开的第二项的系数$a_2$的大小来量化。在我们的研究中，我们超越了$a_2$的线性近似，并观察到有三个不同的值（三个根），这个系数对应于玻尔兹曼方程的缩放解决方案。然而，进行的稳定性分析表明，在这三个根中，只有一个对应于稳定的缩放解。这非常接近$a_2$，在以前的研究中获得的线性相对于$a_2$近似。
1999-06-27 cond-mat.stat-mech
On the equivalence of the freely cooling granular gas to the sticky gas
研究了恢复系数与速度有关的自由冷却颗粒气体的一维流动。当碰撞粒子的相对速度小于速度标度$δ$时，恢复系数变得接近弹性。不同的统计量，即密度分布，占据和空团簇长度分布，空间密度和速度关联函数，得到使用事件驱动的分子动力学模拟。我们将这些与粘性气体（恢复恢复系数为零的非弹性气体）的相应量进行比较。我们发现，在不均匀的冷却制度，时间小于交叉时间$t_1$，其中$t_1 \sim δ^{-1}$，颗粒气体的行为是等效的粘性气体。当$δ\rt 0$，然后$t_1 \rt \infty$，因此，结果支持早期的主张，自由冷却的非弹性气体描述的无粘Burgers方程。对于具有有限$δ$的真实颗粒气体，时间尺度$t_1$的存在表明，对于大的时间，颗粒气体不是由无粘Burgers方程描述的。
2009-01-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Crucial role of sidewalls in velocity distributions in quasi-2D granular gases
我们的实验和三维分子动力学模拟的颗粒被限制在一个垂直单层紧密间隔的摩擦壁（侧壁）产生的速度分布与非高斯尾巴和零速度附近的峰值。无摩擦侧壁的模拟没有达到峰值。因此，颗粒和它们的容器之间的相互作用是分布的形状的重要决定因素，并且在评价紧密约束的单层颗粒的实验时应该考虑。
2004-08-12 cond-mat.stat-mech
Vibrated granular media as experimentally realizable Granular Gases
我们报告了强烈振动的颗粒材料的数值模拟，旨在模仿最近的实验中进行的存在[1]或不存在[2]的重力。我们表明，一个模型与冲击速度相关的恢复系数是必要的，使模拟与实验一致。测量了颗粒温度、碰撞频率、冲量和压力随振动活塞速度的标度指数。当系统从低密度的均匀气体状态转变为高密度的团簇状态时，这些指数都随着粒子数的增加而不断减小。在没有重力的情况下，一个松散的集群出现在上壁附近，与活塞相对，并作为最快的粒子的缓冲区，导致意想不到的非广泛的标度指数;而在重力的存在下，集群反弹作为一个单一的非弹性体。所有这些结果显着不同于经典的非弹性硬球动力学理论和以前的模拟，都是基于一个恒定的恢复系数。
2003-11-19 cond-mat.stat-mech
Breakdown of hydrodynamics in the inelastic Maxwell model of granular gases
计算了非弹性Maxwell分子线性化齐次Boltzmann方程对应于流体力学模的左右本征函数和本征值。此外，一些非流体动力学模式被识别。结果表明，低于一个临界值的参数表征的非弹性，动力学模式之一衰减慢于一个流体动力学的。因此，在该区域不存在封闭的流体动力学描述。这种行为的正式计算的Navier-Stokes输运系数的一些影响进行了讨论。
2010-04-27 cond-mat.stat-mech
Effect of boundary conditions on diffusion in two-dimensional granular gases
分析了边界条件对二维颗粒气体扩散特性数值模拟的影响。我们特别表明，周期性的边界条件引入非物理相关性的时间，导致扩散系数强烈依赖于系统的大小。另一方面，在足够大的系统与硬墙的边界，扩散被发现是独立的系统的大小。我们比较在这种情况下得到的结果与弹性气体的朗之万理论。然后计算了半径为$R_s$的粒子在半径为$R_b$的粒子海中的弛豫时间和质量的影响。由于颗粒气体是耗散的，我们还研究了在强迫耗散系统中，外部随机力对扩散过程的影响。特别是，我们分析了弹性和非弹性情况下的均方速度和位移之间的差异。
2000-03-21 cond-mat.stat-mech
Hydrodynamic theory for granular gases
一个颗粒状气体进行永久注入的能量描述的流体动力学方程从一个时刻的扩展方法。该方法不使用麦克斯韦分布$f_{\sf M}$而是使用分布$f_0 = Φf_{\sf M}$作为参考函数，使得$Φ$将第四累积量$κ$添加到速度分布。的形式主义是适用于一个固定的导电的情况下，表明该理论非常适合来自我们的分子动力学模拟的结果，一旦我们确定$κ$作为粒子-粒子碰撞的非弹性的函数。$κ$的形状与系统的大小$N$无关。
2000-01-19 cond-mat.stat-mech
Dynamics of Freely Cooling Granular Gases
本文利用大尺度分子动力学模拟研究了二维自由冷却颗粒气体的动力学行为。我们发现，对于稀体系，在长时间范围内，典型的动能随时间代数衰减E（t）~ t^{-1}。渐近地，速度统计的特点是由一个普遍的高斯分布，与指数高能量的尾巴特征的早期均匀制度。我们表明，在晚集群制度的粒子相干移动作为典型的本地速度波动，Δ v，是小的相比，典型的速度，Δ v/v ~ t^{-1/4}。此外，局部平均剪切模式占主导地位的声学模式。小的热速度波动表明，该系统可以用Burgers方程描述。
2002-09-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Self-diffusion in granular gases: Green-Kubo versus Chapman-Enskog
本文利用Green-Kubo关系和Chapman-Enskog方法研究了示踪剂在均匀冷却的耗散粒子气体中的扩散（自扩散）。耗散粒子碰撞由恢复系数$ε$描述，对于实际材料性质，恢复系数取决于碰撞速度。首先，我们考虑自扩散使用一个恢复系数，$ε=$常数，作为经常使用的简化分析。其次，自扩散研究的简化（逐步）依赖的$ε$的影响速度。最后，扩散被认为是现实的粘弹性颗粒的气体。我们发现，对于$ε=$ const，两种方法导致相同的结果的自扩散系数。然而，对于与冲击速度相关的恢复系数的情况，Green-Kubo方法对于实际应用来说要么是限制性的，要么太复杂，因此我们使用Chapman-Enskog方法计算扩散系数。我们的结论是，在应用到颗粒气体，查普曼-Enskog方法是更可取的推导动力学系数。
2005-06-10 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
A quasi-elastic regime for vibrated granular gases
利用简单的标度参数和二维数值模拟的颗粒气体振动的容器边界之一，我们研究了一个双重限制的小$1-r$和大$L$，其中$r$是恢复系数和$L$的大小的容器。我们表明，如果颗粒密度$n_0$和$(1-r^2)(n_0 Ld)$，其中$d$是颗粒直径，保持恒定和足够小，颗粒温度，即平均值的动能每粒子，$<E >/N$，趋于一个常数，而平均耗散功率每粒子，$<D >/N$，减少像$1/\sqrt{N}$当$N$增加，只要$(1-r^2)(n_0 Ld)^2 < 1$。$E$、$D$和移动边界注入的功率$I$的相对波动在该区域具有简单的性质。此外，颗粒温度可以由移动边界注入的功率$I(t)$的波动来确定。
2006-12-05 cond-mat.stat-mech
Clustering and Velocity Distributions in Granular Gases Cooling by Solid Friction
本文采用大尺度分子动力学模拟研究颗粒气体的自由演化。最初，粒子的密度是均匀的，速度遵循麦克斯韦-玻尔兹曼（MB）分布。由于颗粒之间的固体摩擦，系统冷却下来。在早期，密度保持均匀，速度分布保持MB，而系统的动能随时间衰减。然而，在密度和速度场的波动增长，和系统的发展，通过在密度场和速度场的局部有序的集群的形成，与活塞流的发病一致。这是伴随着从MB到非MB行为的速度分布函数的过渡。我们利用等时关联函数和密度场、速度场的结构因子来研究团簇的形态。从关联函数中，我们得到作为时间$t$的函数的簇大小$L$。我们证明了它的幂律增长与$L(t)\sim t^{1/3}$
2016-09-20 cond-mat.stat-mech
Casimir-like force between intruders in granular gases
我们数值研究了一个二维颗粒气体的刚性圆盘，其中的外部驱动力施加到每个粒子在这样一种方式，该系统被驱动到一个稳定的状态，通过平衡的能量输入和耗散由于非弹性碰撞。嵌入在这种相关介质中的两个入侵者粒子经历波动诱导力-这本身就是一个波动量-由于它们之间的流体动力学波动的限制。我们发现，这个力的概率分布是一个高斯集中在一个值，这是成比例的稳态温度和系统大小的增长grammically。我们调查的其他相关参数的影响，并估计使用的波动水动力场的傅立叶变换的力。
2009-04-13 cond-mat.stat-mech
Velocity fluctuations in cooling granular gases
我们研究的形成和动力学的相关性的速度场的一维和二维冷却颗粒气体的假设可以忽略的密度波动（“均匀的速度相关的冷却状态”，HVCS）。结果表明，平均场模型的预测失败时，速度波动变得重要。本文用分子动力学的方法，引入非弹性格子麦克斯韦模型，对关联进行了研究。该格子模型能够再现均质冷却状态的所有性质和HVCS的几个特征。此外，它还可以非常精确地测量结构功能和其他重要的统计指标。研究表明，在大尺度下，速度场的一维和二维动力学与扩散动力学是相容的，而在小尺度下，扩散动力学具有更复杂的行为。在2D的尺度分离的问题，这是感兴趣的动力学理论的背景下，得到解决。
2003-02-20 cond-mat.stat-mech
Homogeneous hydrodynamics of a collisional model of confined granular gases
本文用Enskog方程研究了约束颗粒气体模型中温度随时间均匀演化的流体动力学方程。动力学方程的正常解的存在被假定为流体力学的条件。量纲分析意味着在第一Sonine近似中用于确定它的分布函数的缩放，其系数通过其对温度的依赖随时间演变。理论预测与直接模拟Monte Carlo方法得到的数值结果进行了比较，并发现了良好的一致性，表明了正态均匀分布函数与非均匀流体动力学方程的相关性，例如使用Champan-Enskog算法。
2014-04-25 cond-mat.stat-mech
Energy fluctuations in vibrated and driven granular gases
本文研究了几种非平衡定态颗粒气体模型中能量涨落的行为。在气体从边界加热的情况下，系统的不均匀性起主要作用。将总动能解释为独立但不相同分布的随机变量之和，可以计算总能量的概率密度函数（pdf）。忽略相关性和使用的解析表达式从颗粒流体动力学方程得到的非均匀温度分布，我们恢复的结果已经观察到的数值，这已被归因于相关性的存在。为了将空间不均匀性的影响与速度相关性的影响分开，我们还考虑了均匀恒温气体的两种模型：在这个框架中，可以揭示由于粒子之间的速度相关性而存在的非平凡效应。这种相关性源于碰撞的非弹性。此外，总能量的pdf在大系统极限下趋于高斯分布的观察表明，它们也是由于系统的有限尺寸。
2005-11-30 cond-mat.stat-mech
Dynamics of vibrofluidized granular gases in periodic structures
本文采用微观动力学模型研究了由$M$连通腔室组成的容器中受驱颗粒气体的行为。在获得的控制方程的占领数和颗粒温度的每个隔间，我们考虑各种动力学制度。该系统显示出有趣的类比与相分离的混合物淬火低于其临界点的有序化过程。特别是，我们表明，在驱动强度低于一定值时，各个隔室的种群变得不平等，并且系统聚集。这种现象不是瞬时的，而是以时间尺度$τ$为特征，其遵循Vogel-Vulcher指数行为。另一方面，由于驱动力而涉及团簇“蒸发”的相反现象也以在团簇稳定性极限处发散的第二时间尺度为特征。
2004-07-07 cond-mat.stat-mech
Breakdown of the Sonine expansion for the velocity distribution of Granular Gases
用Sonine多项式展开法分析了颗粒气体的速度分布。本文导出了第三Sonine系数a_3的解析表达式。与经常使用的假设相反，该系数与第二Sonine系数a_2具有相同的数量级。对于小的非弹性，理论结果与数值模拟吻合得很好。用数值方法确定了次阶Sonine系数a_4、a_5和a_6。虽然这些系数对于小耗散是可以忽略的，但是当0<λ < 0.6时，它们的大小随着非弹性的增加而迅速增长。我们的结论是，这种行为的Sonine系数体现了破坏的Sonine多项式扩展所造成的影响越来越多的人口过剩的高能量尾部的分布函数。
2005-11-19 cond-mat.stat-mech
Molecular dynamics simulations of vibrated granular gases
我们提出了分子动力学模拟的单或双分散的非弹性颗粒气体驱动的振动壁，在二维（无重力）。由于在边界处的能量注入，在实验中经常遇到的情况下，密度和温度场显示在垂直于壁的方向上的非均匀分布。本文导出了一个适用于任意混合物的非弹性硬球流体状态方程，并成功地与数值结果进行了比较。得到了具有非高斯特征的单粒子速度分布函数，并讨论了各参数（非弹性系数、密度、速度分布）对速度分布的影响。分析了最近提出的随机呼吸系数模型的有效性进行评估，通过研究投影碰撞的方向垂直于能量注入。对于二元混合物，非均分的平移动能的研究和比较实验数据和均匀的能量注入的情况下（"随机恒温器“）。重新标度的速度分布函数被发现是非常相似的两个物种。
2002-07-10 cond-mat.stat-mech
Critical behavior of two freely evolving granular gases separated by an adiabatic piston
考虑两个被绝热活塞分离的颗粒气体，它们最初处于相同的宏观状态。研究发现，在该体系中发生了具有自发对称性破缺的相变。当活塞的质量增加超过临界值时，活塞移动到与系统中间不同的静止位置。过渡是准确地描述了一个简单的动力学模型，考虑到活塞的速度波动。有趣的是，最终状态的特征不是子系统的温度相等，而是冷却速率相同。一些相关的后果，这一功能进行了讨论。
2010-09-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Frequency-dependent fluctuation-dissipation relations in granular gases
本文讨论了两种颗粒气体模型的Green-Kubo关系。在任意维的Maxwell模型中，由Green-Kubo关系得到的有效温度与频率无关，并且等于平均动能，称为颗粒温度。在第二个分析模型中，一个平均场颗粒气体，粒子的碰撞率被认为是正比于它的速度。计算了该模型在高频极限下的Green-Kubo关系，并证明了该极限下的有效温度等于颗粒温度。这一结果与先前的结果一起显示了零频率下的有效温度（爱因斯坦关系）和颗粒温度之间的差异，表明颗粒气体的格林-久保关系被违反了。
2008-05-19 cond-mat.soft 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
Universal Aging Dynamics and Scaling Laws in Three-Dimensional Driven Granular Gases
Jamia Millia Islamia（贾米阿密利娅伊斯兰大学）
该研究通过大规模分子动力学模拟，揭示了三维驱动颗粒气体中能量衰减、稳态温度及速度自相关函数的通用标度定律，为耗散气体中的衰老现象提供了新的定量基准。
2025-12-29 cond-mat.stat-mech
Linearized Boltzmann Equation and Hydrodynamics for Granular Gases
线性化玻尔兹曼方程被认为是描述小的空间扰动的均匀冷却状态。相应的宏观平衡方程的密度，温度和流速的流体动力学描述的基础上，来自它。流体动力学是根据线性化玻尔兹曼方程的动力学的生成器的谱来定义的。计算了长波极限下的流体动力学本征函数和本征值。结果允许识别的线性化玻尔兹曼方程的解决方案的流体动力学的一部分。这一贡献被用来计算宏观平衡方程中的通量，从而得到纳维-斯托克斯方程和相关的输运系数。所得结果与以前用Chapman-Enskog方法得到的结果一致。这种分析的影响，应用的方法的线性响应颗粒流体和导出的绿色Kubo表达式的传输系数进行了讨论。
2003-02-10 cond-mat.stat-mech
Mpemba effect in anisotropically driven inelastic Maxwell gases
通过精确的分析，我们证明了在二维各向异性驱动的非弹性Maxwell气体中Mpemba效应的存在。Mpemba效应是指当两个系统都被淬火到相同的较低温度时，较热的系统比较冷的系统更快地松弛到稳态的反直观现象。Mpemba效应在早期的研究中已经说明了各向同性驱动的颗粒气体，但它的存在需要非稳态的初始状态，限制了实验的实现。在本文中，我们证明了存在的Mpemba效应在各向异性驱动的颗粒气体，即使当初始状态是非平衡稳态。精确的条件Mpemba效应，它的逆，和更强的版本，其中较热的系统冷却指数更快。
2021-05-05 cond-mat.stat-mech
