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
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
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
Memory effects in a gas of viscoelastic particles
本文研究了随机恒温器作用下的粘弹性颗粒（碰撞时的动能损失是颗粒碰撞时相对速度的函数）的粒状气体。我们表明，该系统显示异常的冷却和加热速率在热弛豫过程中，这导致了热记忆的出现。特别地，存在显著的\textit{Mpemba effect};即，初始较热/较冷的粒状气体可以比相比之下较冷/较热的粒状气体更快地冷却/加热。此外，还观察到\textit{Kovacs effect};即，颗粒温度的非单调松弛-如果气体在固定其值之前经历某些突然的温度变化。我们的研究结果表明，这两种记忆效应有明显的特点，非常不同，并最终反对那些在理论上报告的颗粒流体在更简单的碰撞模型。我们通过三种独立的方法研究我们的体系：动力学方程的近似解时间演化和计算机模拟（包括分子动力学模拟和直接模拟Monte Carlo方法），发现它们之间有很好的一致性。
2021-06-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Granular gas of viscoelastic particles in a homogeneous cooling state
本文用解析和数值方法研究了均匀冷却状态下粘弹性颗粒气体的动力学性质。我们采用最新的表达速度依赖的恢复系数碰撞粘弹性粒子，它允许描述系统具有较大的非弹性。与以往的研究相比，考虑了速度分布函数的Sonine多项式展开式的第三系数a3。我们观察到这个系数的复杂演变。此外，我们发现a3总是与前导第二Sonine系数a2具有相同的数量级;这与现有的假设相矛盾，即后续Sonine系数a2，a3.，是一个小参数的升序，表征粒子的非弹性。我们分析了速度分布函数的高能尾部的演化。特别是，我们研究的时间依赖性的尾振幅和阈值速度，划分的主要部分的速度分布和高能量的一部分。我们还研究了自扩散系数D的演化，并探讨了第三Sonine系数对自扩散的影响。我们的第三Sonine系数，阈值速度和自扩散系数的解析预测与数值结果吻合得很好。
2009-10-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
1-d granular gas with little dissipation in 0-g : A comment on "Resonance oscillations in Granular gases"
它表明，最近的结果一维粒状气体在容器中的振动活塞，这是由冲击波传播建模，可以理解与建模使用的想法来自“单粒子热力学”。定义e为单次碰撞能量恢复系数的平方根，N为粒子总数，在N（1-e）<<1的限制下计算动量往返过程中的平均损失。当N（1-e）<<1时，系统既不能传播声波，也不能传播冲击波;当N（1-e）<<1时，系统的流体力学方程不能成立。Pacs编号：5.40 ; 45.70 ; 62.20 ; 83.70.Fn
2005-06-24 cond-mat.soft
Continuum granular flow model with restitution-derived viscoelastic damping
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
本文提出了一种统一的粘弹性-粘塑性连续框架，用于建模速率依赖的颗粒流。通过将微惯性和粘弹性耗散纳入单一连续描述，建立了恢复系数与连续粘度的直接联系，展示了粘性耗散对波传播和碰撞过程的影响。
2026-07-16 cond-mat.soft cs.NA math.NA
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
Pattern formation and shocks in granular gases
颗粒状介质，如沙子和糖，在自然界和工业中无处不在，但不如流体或固体那么好理解。我们考虑的行为快速颗粒流的动量转移的碰撞占主导地位。对于静止或缓慢移动的颗粒的相反限制，物理学是完全不同的（例如，沙堆）。为了了解颗粒流，我们考虑两个问题，已与实验，粒子模拟和流体动力学理论研究：垂直振荡颗粒层和流动的障碍。当容器加速度幅值超过一个临界值（约为重力加速度的2.5倍）时，振荡颗粒层自发地形成空间图案。硬球的模拟，保持线性动量和耗散碰撞中的能量是在定性上符合所观察到的模式的一些方面，但不是所有的。在模拟中必须考虑摩擦和角动量守恒，以达到与观测定量一致。[摘要]
2004-08-11 cond-mat.soft
Thermal convection in granular gases with dissipative lateral walls
我们考虑在重力作用下的粒状气体，它被振动的基座流化。我们表明，水平温度梯度，在这里引起的限制耗散侧壁（DLW），总是导致颗粒热对流（DLW-TC），这是本质上不同于普通的浮力驱动的对流（BD-TC）。在BD-TC被抑制的实验中，通过用斜面减少重力，我们总是观察到每个侧壁旁边的DLW-TC细胞。随着重力和/或颗粒数量的增加，这种细胞向最近的壁挤压。分子动力学模拟再现了实验结果，并表明，在大重力或颗粒数的DLW-TC几乎检测不到。
2016-08-23 cond-mat.soft
Chain structure of head-on collisions in boundary driven granular gases
本文报道了颗粒气体中一种特殊的动力学现象，即在空中客车微重力实验中由边界加热机制引起的迎面碰撞形成的链状结构和在实验室中由水平振动机制引起的链状结构，它们与随机驱动的颗粒流体中以掠擦碰撞为主的链状结构明显不同。这种新的有序性是任意粒子对的相对位置和相对速度之间的取向相关性，它削弱了碰撞频率，导致了长程边界效应。通过相对位置和相对速度的直方图，我们发现这种位置-速度相关性不仅在相对速度很小的情况下存在，而且在相对速度很大的情况下也存在，这意味着分子混沌假设的崩溃并不局限于相空间的一小部分。通过一个简单的相对位置和相对速度的各向异性角分布模型，我们可以修改经典的均匀角积分结果的平均场值考虑到所观察到的碰撞链结构的影响显式。
2018-03-29 cond-mat.soft
Early-stage aggregation in three-dimensional charged granular gas
由相同介电材料制成的中性颗粒可以由于碰撞而获得相当大的电荷并产生长程相互作用。我们进行分子动力学模拟在三维的稀释，自由冷却的粘弹性粒子，在碰撞过程中交换电荷的粒状气体。与仅由耗散引起的粘弹性粒子的聚集相比，碰撞荷电引起的静电相互作用改变了团簇的特征尺寸、形态和生长速率。平均团簇尺寸随时间呈幂律增长，其指数在带电气体中比中性情况相对较大。平均团簇尺寸的增长被发现是独立的特征库仑热能的比率，或等价地，典型的Bjerrum长度。然而，这个比率改变了增长的交叉时间。基于Smoluchowski方程的模拟和平均场计算都表明，由于静电相互作用而抑制粒子扩散有助于聚集过程。
2017-12-08 cond-mat.soft
Relative entropy of freely cooling granular gases. A molecular dynamics study
尽管最初的玻尔兹曼$H$定理适用于弹性碰撞，但它对非弹性情形的严格推广仍然缺乏。尽管如此，它已在文献中阐明，相对于均匀冷却状态（HCS）的速度分布函数的相对熵代表一个足够的非平衡类熵功能的孤立的自由冷却颗粒气体。在这项工作中，我们提出了分子动力学的结果加强了这一猜想，并拒绝选择麦克斯韦的HCS作为参考分布。这些结果是定性预测的简化理论玩具模型。此外，麦克斯韦恶魔般的速度反演模拟实验突出了微观的颗粒气体动力学的不可逆性，监测的相对熵，其中一个短的“反动力学”的瞬态政权出现近弹性碰撞。
2021-06-08 cond-mat.soft
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
Velocity distribution of a homogeneously driven two-dimensional granular gas
硬粒子的均匀驱动粒状气体的理论预测，与分子气体的指数衰减相比，定态的特征在于具有过度填充的高能尾部的速度分布函数。虽然这个基本的理论结果被大量的数值模拟所证实，但仍然缺少实验证实。利用自旋转的活性颗粒，我们发现了一个幂律衰减的速度分布的指数符合理论预测。
2017-10-08 cond-mat.soft
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
Development of a density inversion in driven granular gases
在快速振动的底板作用下，颗粒状物料的流化常常会产生一种有趣的密度反转现象：较重的颗粒层被较低密度的区域所支撑。我们采用的Navier-Stokes颗粒流体动力学遵循密度反演，因为它在时间上的发展。假设一个稀释的低马赫数流动，我们推导出一个简化的时间相关模型的后期阶段的动态。这个模型在拉格朗日坐标下看起来特别简单。随时间变化的解描述了在中间高度处密度峰的生长。一个瞬态温度最低值的密度峰值的区域预测开发。当系统接近稳定状态时，温度最低值在稍后的时间消失。在后期，低马赫数模型的预测与完整流体动力学方程的数值解非常一致。在动力学的早期阶段，预测压力振荡。
2003-05-23 cond-mat.soft
Long time behavior of non-autonomous Fokker-Planck equations and the cooling of granular gases
研究了系数含时的线性Fokker-Planck方程的渐近性态。松弛对麦克斯韦分布与时间相关的温度下显示明确可计算的条件。我们把这个结果应用于J. J. Brey，J. Dufty和A. Santos（1999），通过证明均匀冷却态以代数速率吸引任何解。
2004-10-05 cond-mat.soft 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 in mechanical engineering: on the origin of heterogeneous ultrasonic shot peening
采用非弹性硬球模型，在圆柱形腔室中，通过振动的底壁（声极）使硬球在引力场中流化，观察和分析了超声喷丸过程的行为。当弹丸与侧壁的碰撞变为非弹性且耗散恒定时，会出现明显的不均匀分布。这种效应比圆柱体上边界碰撞引起的简单不均匀性大一个数量级。可变的恢复系数使模拟更接近一般的观察，并允许调查的喷丸制度与不断变化的射击密度。我们在这个模型中计算其他物理量（冲击速度，冲击角，温度和密度分布），这些物理量受球体数量$N$的影响。
2005-12-27 cond-mat.soft
Dissipative lateral walls are sufficient to trigger convection in vibrated granular gases
浮力驱动的（热）对流在稀颗粒介质中，由振动基地流化，是已知的出现，而不需要在一个受限制的区域的参数（非弹性，重力，能量注入的强度）的横向边界。我们最近发现了第二种浮力驱动的对流效应，其发生在任何参数值下，只要颗粒与侧壁的碰撞是非弹性的（Pontuale等人，物理修订版信函117，098006（2016））。据了解，这种新的对流效应是严格相关的垂直能量通量的存在：一个垂直的，引起的体积和壁的非弹性，和一个水平的，只引起在墙壁上的耗散。在这里，我们首先回顾这些以前的结果，然后提出新的实验和数值数据的变化的盒子的几何形状，能量注入的强度，粒子的数量和宽度的盒子。
2017-06-30 cond-mat.soft
Rheology of dilute granular gases with hard-core and inverse power-law potentials
本文发展了具有硬核和逆幂律势的稀薄颗粒气体的动理论，通过理论分析散射过程并由Boltzmann方程导出粘度，最后利用直接模拟Monte Carlo验证了理论的有效性。
2025-05-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Self-diffusion in granular gases: An impact of particles' roughness
研究了颗粒粗糙度对颗粒气体自扩散系数的影响。对于一个简化的碰撞模型，其中的正常和切向恢复系数被假定为常数，我们开发了一个分析理论的扩散系数，它考虑到非麦克斯韦形式的速度-角速度分布函数。我们进行分子动力学模拟的气体在一个均匀的冷却状态和研究的自扩散系数恢复系数的依赖关系。我们的理论结果与模拟数据吻合得很好。
2012-01-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Higher-order moment theories for dilute granular gases of smooth hard-spheres
格拉德的矩量法是用来开发高阶格拉德的矩方程-第一个26矩-颗粒气体（非弹性）玻尔兹曼方程的框架内。本文用Grad的26阶矩方程在半线性化条件下研究了自由冷却颗粒气体的均匀冷却状态，结果表明，在均匀冷却状态下，颗粒温度仍按Haff定律衰减，而其它高阶矩在更快的时间尺度上衰减。应力和热通量的本构关系（Navier-Stokes和傅立叶关系）进行Chapman-Enskog样的扩展的Grad的26阶矩方程，并与文献中存在的。通过将各子系统分解为纵向和横向两个系统，利用Grad的26阶矩系统分析了均质冷却状态的线性稳定性。结果表明，在非弹性气体情况下，纵、横系统中的一个本征模是不稳定的。通过比较各种理论的本征模，它是成立的13矩本征模理论预测，不稳定的本征模保持不稳定的所有波数低于一定的恢复恢复系数，而任何其他高阶矩理论表明，这种模式变得稳定的一些临界波数以上的所有值的恢复恢复系数。特别是，格拉德的26矩理论导致一个光滑的轮廓的临界波数相比，其他考虑的理论。此外，通过梯度26矩和现有的理论得到的临界系统尺寸也非常一致。
2017-11-03 cond-mat.soft
Anomalous diffusion in polydisperse granular gases: Monte Carlo simulations
本文通过蒙特卡洛模拟研究多分散颗粒气体在均匀冷却状态下的反常扩散，采用低秩算法高效处理多物种系统，并验证了与解析结果的一致性。
2024-09-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Mean-squared displacements of rough particles in polydisperse granular gases
Moscow Institute of Electronics and Mathematics, HSE University（莫斯科电子与数学研究所，高等经济大学）
通过考虑颗粒粗糙度，研究多分散颗粒气体在均匀冷却状态下的扩散系数和均方位移，揭示法向和切向恢复系数对颗粒迁移率的影响。
2026-05-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Velocity distributions in dissipative granular gases
受最近实验报道的非高斯速度分布驱动稀颗粒材料的启发，我们研究了二维非弹性气体的性质的数值模拟。我们发现，从理论上说，所观察到的速度分布的形式主要是由恢复系数$η$和$q=N_H/N_C$，加热的平均数量和气体中的碰撞的平均数量之间的比率。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$q \lesssim 1$。
2003-10-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Partitioning of energy in highly polydisperse granular gases
一个高度多分散的颗粒气体是由一个连续分布的颗粒尺寸，a，产生相应的连续温度分布，T（a），我们计算近似，概括以前的结果为二元或多组分混合物。如果该系统是驱动的，它朝着一个稳定的温度分布，这是讨论了几个驱动机制依赖于尺寸分布的方差。对于均匀分布的尺寸，静止的温度分布是不均匀的，无论是热的小颗粒（恒定力驱动）或热的大颗粒（恒定速度或恒定能量驱动）。多分散性总是产生非高斯速度分布。根据驱动机制的不同，与分子气体相比，尾部可以是过度填充的，也可以是填充不足的。偏差主要是由于小颗粒。在自然冷却的情况下，衰变率连续地依赖于粒子的大小，而所有的分温都按照哈夫定律衰变。分析结果支持事件驱动的模拟一个大的，但离散的物种。
2009-10-12 cond-mat.soft
Mpemba-like effect protocol for granular gases of inelastic and rough hard disks
我们研究的条件下，Mpemba效应出现在颗粒气体的非弹性和粗糙的硬盘驱动的一类恒温器，其特征在于分裂成平移和旋转对应的噪声强度。因此，粒状颗粒受到随机力和随机扭矩的影响，分别注入平移和旋转能量。我们认识到，这类恒温器的某种选择可以仅由总强度和转移到相对于平移自由度的旋转自由度的噪声的分数来表征。首先，Mpemba效应的特征在于所考虑的样品的温度曲线之间的交叉的外观。后来，一个过冲的温度演变相对于稳态值被观察到，并改变了Mpemba效应产生的机制。参数的选举允许设计合理的协议的基础上，这些恒温器产生的初始状态，观察Mpemba样效应的实验。为了获得明确的结果，我们使用一个有充分根据的麦克斯韦近似的演化动力学和稳态量。最后，将理论结果与直接模拟Monte Carlo和分子动力学结果进行了比较，发现两者吻合得很好。
2022-10-11 cond-mat.soft
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
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
Velocity Distributions of Granular Gases with Drag and with Long-Range Interactions
研究了静电驱动下颗粒气体的速度统计特性。对于两个不同的实验：（i）粘性流体中的非磁性粒子和（ii）空气中的磁性粒子，其速度分布为非麦克斯韦分布，其高能尾为指数分布，P（v）~ exp（- |v|）。这一行为与受驱耗散粒子的动力学理论是一致的。对于浸没在流体中的粒子，粘性阻尼是指数尾的原因，而对于磁性粒子，长程相互作用导致指数尾。我们的结论是，速度统计的耗散气体的流体环境和粒子相互作用的形式是敏感的。
2005-07-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
On the mean square displacement of intruders in freely cooling granular gases
我们计算的均方位移（MSD）的入侵者沉浸在一个自由冷却的颗粒状气体组成的光滑的非弹性硬球。在一般情况下，入侵者和颗粒气体的颗粒被假定为具有不同的机械性能，这意味着非均分的能量必须占在扩散系数$D$的计算。在流体动力学制度中，冷却颗粒气体的颗粒温度$T$的时间衰减已知由哈夫定律决定;入侵者的碰撞频率的相应衰减需要扩散系数$D$的时间减小。明确的知识，这种时间依赖性，使我们能够确定MSD通过整合相应的扩散方程。在以前的研究中的自扩散（入侵者机械相当于气体粒子）和布朗极限（入侵者的质量远远大于粮食的质量），我们发现对数时间依赖的MSD作为一个后果的哈夫定律。在对数时间增长之外，我们发现MSD以高度复杂的方式依赖于力学系统参数。为了解释所观察到的行为，我们详细分析了入侵者的随机行走，由与硬球碰撞引起的各向异性偏转中断的弹道位移组成。我们还表明，MSD可以被认为是从一个等效的随机行走各向同性，不相关的步骤。
2022-06-22 cond-mat.soft
Zero-gravity thermal convection in granular gases
以前的实验和理论证据表明，对流可能会出现在颗粒流体，如果受到热梯度和重力（瑞利-贝纳德型对流）。与此相反，我们在这里提出的证据无重力热对流的颗粒气体，没有外部热梯度的存在。在这里，由于耗散和相同温度下的热源，对流通过内部梯度保持稳定。颗粒气体由相同的圆盘组成，并被封闭在一个矩形区域内。我们的研究结果是通过一个事件驱动算法的非弹性硬盘。
2020-07-18 cond-mat.soft physics.flu-dyn
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
Are Temperature and other Thermodynamics Variables efficient Concepts for describing Granular Gases and/or Flows ?
颗粒流和振动流化颗粒气体是近年来被广泛研究的问题，大多数的理论分析和实验描述都使用了温度和其他热力学概念。然而，以一个非常简单的情况下，振动流化气体由相同的粒子，我们表明缺乏效率的理解这样的系统的物理概念。这是由于（i）振动器不向每个粒子传输相同量的能量，而是取决于其质量和/或其尺寸的量的事实，以及（ii）它是强耗散介质的事实。我们的结论是，大多数实验装置的工作原理，而不是作为一个恒温器。Pacs编号：5.40 ; 45.70 ; 62.20 ; 83.70.Fn
2005-06-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
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
Granular clustering self-consistent analysis for general coefficients of restitution
本文研究了一维颗粒团簇和单粒子颗粒气体在不同速度相关恢复系数$r$下的平衡行为。我们得到的方程描述的长期行为的集群的压力，r.m.s.速度和颗粒间距。我们发现，在很长一段时间内，与速度相关的恢复系数的集群是不稳定的，溶解成均匀的，准弹性气体，但集群与速度无关的$r$是永久性的。这是根据流体动力学研究指出的瞬态性质的密度不稳定性的颗粒气体与速度相关的$r$。
2006-05-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Rheology of dilute cohesive granular gases
对稀薄粘性颗粒气体的流变特性进行了理论和数值研究。剪切粘度和剪切速率之间的流动曲线是从具有简单剪切流中的方阱势的颗粒的非弹性Boltzmann方程导出的。结果表明：（i）稳定的均匀剪切状态只存在于临界剪切速率以上;（ii）均匀剪切流中的粘度与硬核颗粒的均匀剪切流中的粘度几乎相同。在临界剪切速率以下，团簇随时间增长，如果我们用团簇的平均直径代替颗粒的直径，则粘度可以近似为硬核流体的粘度。
2018-04-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Influence of roughness on the dynamical properties of granular gases
本研究基于 Boltzmann 方程及 Fokker--Planck 项，结合计算机模拟，理论分析了表面粗糙度对非平衡颗粒气体均匀态、记忆效应、输运性质及流体力学不稳定性的影响。
2023-10-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The Knudsen temperature jump and the Navier-Stokes hydrodynamics of granular gases driven by thermal walls
热壁是用于颗粒物料振动流化的快速振动板的一种方便的理想化。本文的目的是将近弹性碰撞的单分散颗粒稀颗粒气体的Navier-Stokes流体动力学模型中热壁处的Knudsen温度跃变考虑在内。克努森温度跃变表现为温度边界条件中与温度梯度成比例的附加项。直到一个数量级的前因子，这个术语是已知的弹性气体的动力学理论。我们确定以前未知的数值前因子测量，在一系列的分子动力学（MD）模拟，稳态温度分布的气体的弹性碰撞硬盘，限制在两个热壁之间保持在不同的温度，并比较结果与预测的流体动力学计算采用修改后的边界条件。修改后的边界条件，然后施加，没有任何可调参数，流体动力学计算的气体的温度分布的热壁驱动的非弹性硬盘。我们发现流体动力学预测是在同一系统的MD模拟非常好的协议。这项工作的结果铺平了道路，一个更准确的流体动力学模拟驱动颗粒气体。
2008-09-15 cond-mat.soft physics.flu-dyn
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
Velocity correlations in dense granular gases
研究了球形钢颗粒在倾斜表面上受振荡壁面驱动滚动时的统计特性。由于粒子之间的碰撞和滚动而发生强耗散，并且可以通过改变数量密度来调节。观察到的粒子的速度是相关的大距离可比的系统大小。速度分布严重偏离高斯分布。的偏差的程度，作为测量的峰度的分布，被观察到多达四倍的值对应于一个高斯，信号显着故障的假设可以忽略不计的速度相关性在一个颗粒系统。
2001-03-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Gases, liquids and crystals in granular segregation
我们报告的结果分离的实验研究在一个二元混合物的干颗粒进行水平振荡激励。颗粒薄层是由水平塔板表面的粘滑摩擦相互作用驱动的。随着混合物的填充分数增加，观察到不同相的演变。我们将它们分别鉴定为二元气体、分凝液体和分凝晶体，并提供了鉴定它们性质的微观和宏观方法。最后，我们在我们的颗粒系统和自组装二元胶体混合物中的隔离之间绘制了一些类比。
2004-03-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The equation of state for almost elastic, smooth, polydisperse granular gases for arbitrary density
对含有不同尺寸颗粒的稠密颗粒气体的模拟结果与理论预测进行了比较，包括对关联函数、碰撞率、能量耗散和混合物压力。有效粒子-粒子关联函数以与单分散颗粒气体的关联函数相同的方式进入状态方程，仅取决于总体积分数和尺寸分布函数的无量纲宽度A。提出了统一稀态和浓态的“整体状态方程”。关于一个全球性的状态方程的知识适用于稳态的情况下，颗粒气体在引力场，在许多快照的平均值是可能的。密度分布的数值计算结果与基于整体状态方程的预测完全一致，对于单分散的情况。在双分散或多分散的情况下，分离发生在底部的重颗粒。
2001-03-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Statistical mechanics of granular gases in compartmentalized systems
我们研究了一个简单的动力学方法内包含在两个隔间的$N$颗粒的组装行为。属于每个隔室的颗粒相互非弹性碰撞，并由随机热浴驱动。此外，最快的颗粒可以以取决于它们的动能的速率改变隔室。通过玻尔兹曼速度分布的方法，我们首先研究的动力学模型中的一组耦合方程的人口在容器和颗粒的温度，并找到一个交叉从一个对称的高温相到一个不对称的低温相。最后，为了包括统计波动，我们在直接模拟蒙特卡罗方法中求解模型。与以往的研究进行了比较。
2003-06-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Power-law velocity distributions in granular gases
我们报告了一般类的稳态和瞬态的粒状气体。我们发现，非弹性气体的动力学理论允许具有幂律速度分布f（v）~ v^（-sigma）的定态解。指数σ被解析地发现并且依赖于空间维度、非弹性程度和碰撞率的均匀程度。具有相同幂律尾和截止的驱动稳态可以通过以大速度尺度注入能量来维持，然后级联到较小的速度，在那里它被耗散。与这些稳定状态相关联的是自由冷却的时间依赖性状态，其截止值减小并且速度分布是自相似的。
2005-04-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech nlin.CD
Unsteady non-Newtonian hydrodynamics in granular gases
用直接模拟Monte Carlo方法求解Boltzmann方程，研究了稀颗粒气体在可压缩流（均匀纵向流）和不可压缩流（均匀剪切流）中的时间演化。重点是奠定了第一个“动力学”阶段（其中的物理性质是强烈依赖于初始状态），随后由一个不稳定的“流体动力学”阶段（其中的动量通量是定义良好的非牛顿函数的应变率）的识别。模拟数据被认为是支持这两个阶段的情况。此外，从模拟得到的流变函数很好地描述了一个模型动力学方程的近似解析解。
2012-02-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
New corner stones in dissipative granular gases
根据玻尔兹曼方程并考虑到最近在法国国家空间研究中心和欧空局的几次活动中的微重力实验结果，讨论了颗粒耗散气体理论[9，11]。这是回顾，玻尔兹曼的分布是一个稳定的解决方案，只有当碰撞是弹性的，因此它是不适用的情况下，耗散颗粒气体。第一个实验的情况下，非相互作用的球在一个振动的圆柱形盒子，这证明了旋转引起的耗散有重要的后果：它减少了有效的相空间维数从13-d到1-d，这个台球状系统，因为运动是1d和准周期足够大的迫使;结果仍然有效，与2个球。第二个实验是关于小颗粒数（N= 12，24，36，48）情况下相互作用粒子的动力学：球的典型速度随活塞速度线性变化，但随着球数N的增加而减小。在连续的球规碰撞之间的等待时间T1的分布遵循指数分布实验，即P（T1）= exp（-T1/To），证明不相关的球的运动。发现球规碰撞的振幅I呈指数衰减p（I）=exp（-I/Io），用与“velostat”概念相联系的“a la Boltzmann”模型对此作了暂时解释，并提出了基于耗散的第二个模型。实验表明，在碰撞过程中，旋转和平移之间的耦合不可忽略，因为它产生有效的耗散。
2005-07-12 cond-mat.soft
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
On the first Sonine correction for granular gases
我们考虑由玻尔兹曼方程描述的非弹性硬球颗粒气体的速度分布。我们调查的强迫自由的情况下，由随机力加热的系统。我们提出了一种新方法来计算由第四累积量$a_2$量化的Sonine多项式展开中对高斯行为的第一次校正。我们的表达式进行比较，以前的结果，并通过数值解的玻尔兹曼方程。数值结果表明，我们的方法产生非常准确的结果为小速度的重新标度分布。最后，我们讨论了固有的模糊性的线性逼近方法在$a_2$。
2003-05-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Mesoscopic Theory of Critical Fluctuations in Isolated Granular Gases
脉动流体力学被用来描述一个自由发展的气体的非弹性硬球附近的集群不稳定性的阈值的总能量波动。它们被证明是由涡度波动，也导致了重整化的平均总能量。该理论预测的幂律发散行为的缩放二阶矩的波动，和缩放属性的概率分布，都与模拟结果一致。对临界振幅和标度函数的形式进行了理论和模拟的定量比较。
2005-11-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Driven granular gases with gravity
我们研究流化颗粒气体在一个固定的状态下确定的外部驱动和散装耗散之间的平衡。这两种考虑的情况是最近的实验，其中的重力起着重要的作用，作为一个驱动机制的启发：在第一种情况下，重力只在一个方向上的作用和底壁振动，在第二种情况下，重力作用在两个方向上，没有振动的墙壁。在分子混沌假设下进行的模拟显示了与实验符合良好的密度，速度和颗粒温度的平均配置文件。此外，我们测量的速度分布，表现出很强的非高斯行为，实验指出，但也密度相关性占聚类，与实验结果不符。第一个模型的流体力学进行了讨论，并找到了一个精确的解决方案的密度和颗粒温度的函数的距离振动壁。这种解决方案的局限性，特别是在一个广泛的层附近的墙壁注入能量，进行了讨论。
2001-03-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
