Stochastic jetting and dripping in confined soft granular flows
我们报道了在受限软颗粒流中的新的动力学模式，如随机喷射和滴落，在连续粘性流体中没有对应的模式。新的模式出现的结果传播的混乱行为的个别颗粒-在这里，单分散的乳液液滴的水平的整个系统的乳液是集中到一个狭窄的孔由外部粘性流。我们观察到雪崩动力学和非常稳定的射流-单列颗粒链-偶尔打破，导致在一个非高斯分布的集群大小的形成。我们发现，导致形成这种链的液滴重排的序列类似于狭窄毛细管中癌细胞簇的展开，总体上表明微流体乳液系统可以用于模拟软颗粒流的各个方面，包括在中尺度的组织动力学。
2022-01-25 cond-mat.soft
A Discrete Packing Model of Granular Material Confined in A Vertical Column
分析了颗粒间力的传递规律，提出了一种离散堆积模型来计算竖直圆柱体中颗粒底部的静压。力学分析和数值模拟结果表明，筒仓效应是由边界颗粒与内壁的摩擦接触引起的，筒仓底部的静压最初取决于外载荷，然后以指数形式趋于饱和压力Pn。在颗粒物质和堆积方式相同的情况下，饱和压力（Pn）与容器半径（R）呈线性正相关。饱和压力（Pn）与颗粒粒径（ra）成正比，其增减特性取决于颗粒内壁摩擦特性、颗粒间摩擦力和颗粒堆积角。最后，上述模型的预测与文献中的实验结果进行了比较，取得了良好的一致性。
2017-12-06 cond-mat.soft
Behavior of confined granular beds under cyclic thermal loading
本文采用非光滑接触动力学方法，研究了不规则多面体颗粒受限颗粒堆积在反复加热和冷却循环下的力学行为。假设均匀的温度分布以及恒定的温度速率，我们研究了容器的形状，和热膨胀系数的围壁处的压力建立和密度演变的效果。我们观察到，在封闭的开口角的小的变化可以导致急剧的峰值压力降低。此外，在几个热循环的位移场，我们发现的对流细胞内的形状的环形颗粒材料的形成。然后，从位移场计算涡量的均方根，并建立对热膨胀系数比的二次依赖性。
2019-01-28 cond-mat.soft
Compaction of granular material inside confined geometries
在自然界和工程中，松散堆积的颗粒材料通常被压实在有限的几何形状中。在这里，我们探讨这样的行为在一个准二维的几何形状，平行的刚性墙提供的限制。我们使用离散元方法来研究由于刚性活塞的位移而导致的压实的颗粒填料内的应力分布。我们观察到，包装内的应力随累积晶粒的长度呈指数增加，并显示扩展到目前的分析模型，适合测得的应力。研究了一系列系统参数的微观力学行为，并描述了现有分析模型的局限性。特别是，我们展示了可以使用现有模型处理的最小尺寸的系统。此外，增加活塞速率的影响，和初始填充分数的变化，进行了说明。
2015-05-15 cond-mat.soft
Arrest of three-dimensional gravity-confined shear flow of wet granular matter
本文研究了在正弦外力作用下湿颗粒物质中三维流动的停滞问题，并在竖直方向上施加了一个限制流动的引力场。保持系统运动所需的外力的最小强度通过考虑注入功率和耗散功率的平衡来确定。这提供了一个预测，其优良的品质是由一个广泛的一组事件驱动的分子动力学模拟，其中我们改变了系统的大小，粒子数，能量消耗后破裂毛细血管桥，和桥长度断裂发生的数据崩溃证明。理论预测的三个参数都在理论估计的狭窄范围内。
2012-10-11 cond-mat.soft
Slow dynamics and aging of a confined granular flow
我们目前的实验结果慢流动性能的颗粒组件限制在垂直柱和驱动向上在一个恒定的速度V。对于单分散组件，本研究的证据在低速度（$1<V<100 μm/s$）的硬化行为，即获得一个稳定的状态速度所需的应力大致随速度增加。另一方面，在非常低的驱动速度（$V<1 μm/s$），我们证明了一个不连续的和滞后的过渡到粘滑制度的特点是一个强大的分歧时，速度为零的最大阻塞力。我们表明，所有这些现象都受到周围湿度的强烈影响。我们还提出了一个尝试，以建立颗粒流变学和固体之间的摩擦力的壁和颗粒。我们的讨论基于一个简单的理论模型和独立的晶粒/壁摩擦学测量。我们也使用有限元数值模拟来对抗实验结果的各向同性弹性。第二个系统的玻璃珠的多分散组件进行了研究。我们强调一个新的动力学行为的发病，即大分布的阻塞力证明在粘滑制度。
2003-02-27 cond-mat.soft
Non-equilibrium two-phase coexistence in a confined granular layer
本文报道了在两个垂直振动的水平平板之间的钢球致密层中晶体的均匀形核现象。在临界振动振幅以上，具有正方形对称性的两层晶体被发现与周围的颗粒状液体在稳态共存。通过类比平衡硬球系统，相行为可以通过熵最大化来解释。然而，戏剧性的非平衡效应是存在的，包括一个显着的差异，在两个阶段的颗粒温度。
2004-06-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Acoustic resonances in a confined set of macroscopic disks
在这项工作中，我们研究了一个系统的颗粒磁盘封闭在一个矩形区域。颗粒盘以高颗粒密度排列成六边形晶格。具体来说，我们感兴趣的是机械信号传输的条件。两种不同的潜力被认为是。我们的结果是通过软盘计算机模拟得到的。我们从相应的Hessian矩阵中解析地确定了系统的本征频率谱。或者，本征频率也可以从分子动力学模拟的时间演化中获得。先前的工作表明，颗粒物质中的机械信号传输可以用于开发声学开关。我们的研究结果表明，工作范围的颗粒开关的变化显着不同的相互作用模型。特别地，对于某些粒子间力，信号传输中可能出现强各向异性。
2019-11-14 cond-mat.soft
Enskog kinetic theory in a model of confined granular mixtures. Heat flux and some applications
Universidad de Extremadura（埃斯特雷马杜拉大学）；Instituto de Computación Científica Avanzada (ICCAEx)（高级计算科学研究所 (ICCAEx)）
本研究通过恩斯柯格动力学理论，在Δ模型下确定了受限稠密颗粒混合物的热通量输运系数，并证明均匀稳态线性稳定且量化了昂萨格关系的违反。
2026-09-15 cond-mat.soft
Confined granular packings: structure, stress, and forces
采用大规模离散元分子动力学模拟对圆柱形容器中静态颗粒堆积的结构和应力进行了三维数值模拟。我们通过浇注和沉淀产生填料，并研究最终状态如何取决于施工方法。垂直应力成为深度无关的深桩，我们比较这些应力深度剖面经典的杨森理论。大多数的颗粒壁接触的切向力被发现是接近库仑破坏准则，与杨森的理论一致，而在散装颗粒颗粒接触远离库仑准则。此外，我们表明，一个线性流体静力学的区域在顶部的包装无法解释的杨森理论出现，因为大多数的颗粒壁切向力在这个区域是远离库仑屈服准则。颗粒-颗粒和颗粒-壁接触力的分布$P(f)$在大作用力下呈现指数状衰减，与之前的研究一致。
2003-01-31 cond-mat.soft
Failure of confined granular media due to pullout of an intruder: From force networks to a system wide response
我们调查计算拔出的球形入侵者最初埋在底部的颗粒柱。一旦拉力达到临界值，入侵者开始移出颗粒床，导致材料失效。破坏点被发现依赖于颗粒柱的直径，指出在确定材料响应的颗粒-壁相互作用的重要性。离散元模拟表明，在故障之前，接触网络基本上是静态的，只有轻微的重新排列的颗粒。然而，力网络，其中不仅包括接触信息，但也有关于相互作用强度的信息，经历了一个非平凡的演变。通过考虑颗粒之间的法向力和切向力的相对大小，特别是达到库仑阈值的接触的比例，达到了初步的认识。更详细的理解导致失败的过程是通过使用持久同源的工具分析力网络的空间和时间特性来实现的。我们发现，粒子之间的力经历间歇性的时间变化之前的故障。除了这种时间的不稳定性，力网络的响应被发现是空间依赖性和接近入侵者的影响。此外，响应显着修改的相互作用强度，与相关的措施描述的响应显示不同的行为的接触，其特征在于大的相互作用力。
2020-05-17 cond-mat.soft
Experimental validation of nonextensive scaling law in confined granular media
在这封信中，我们解决了一个完整的准静态平面剪切实验的颗粒位移的统计波动，和相应的异常扩散指数，$α$之间的关系。我们实验验证了一个特殊的情况下，所谓的Tsallis-Bukman标度律，$α= 2 / (3 - q)$，其中$q$是通过拟合的概率密度函数（PDF）的测量波动与$q$ -高斯分布，和扩散指数在实验过程中独立测量。应用原始技术，我们能够证明从异常扩散制度的布朗行为作为用于计算实验中的晶粒的位移的应变窗口的长度的函数的过渡。拟合曲线与大量实验数据的一致性表明，随着应变窗口长度的减小，涨落概率密度函数明显加宽，扩散指数值增大，即反常扩散。无论在测量中考虑的应变窗口的大小，我们表明，Tsallis-Bukman标度律仍然有效，这是第一次实验验证这种关系的经典系统在不同的扩散制度。我们还注意到，空间相关性显示出显着的相似性，在流体中的湍流，一个有前途的迹象表明，这种类型的分析可以用来探索的局限颗粒材料的宏观摩擦的起源。
2015-07-28 cond-mat.soft
Diffusion of impurities in a moderately dense confined granular gas
本文研究中等密度受限颗粒气体中杂质的扩散，用$Δ$-模型描述受限效应，通过Chapman--Enskog方法和Sonine近似求解Enskog--Lorentz方程，理论预测与模拟总体吻合，并分析了热梯度和重力引起的偏析。
2024-12-04 cond-mat.soft
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
Stress Response in Confined Arrays of Frictional and Frictionless Particles
用计算机模拟研究了三维颗粒填料内部的应力传递。局部化力扰动技术实现摩擦和摩擦浅，有序，颗粒阵列的固体边界的范围内的系统尺寸。摩擦填料的应力响应曲线与经典各向同性弹性理论的半无限半平面的预测吻合得很好，直到大约四十个颗粒直径的线性尺寸的盒子和施加的力的几个数量级。无摩擦填料的响应曲线表现出一个过渡制度，以强烈的各向异性功能，随着盒子的大小。的应力响应的性质之间的差异示出其特征在于由非常不同的粒子位移场。
2011-07-29 cond-mat.soft
High-speed confined granular flows down inclines revisited
最近的数值研究表明，沿斜坡向下的高速受限颗粒流表现出多种流型，包括致密单向流、纵向涡流流和支撑流，其特征在于被稀释的热颗粒气体包围的致密核心（Brodu等人，JFM 2015）。在这里，我们重新审视了Brodu等人获得的结果。（JFM，2015），并提出了表征这些流动的新特征。特别是，我们提供了垂直和横向的档案的包装分数，速度和颗粒的温度。我们还仔细描述了不同的流动状态之间的过渡，并表明，包装分数和涡量可以成功地用来描述这些过渡。此外，我们强调，在基底和侧壁的有效摩擦可以描述由一个独特的功能的无量纲数，这是一个模拟的弗劳德数：$Fr=V/\sqrt{gH\cos θ}$其中$V$是颗粒速度在墙壁上，$θ$是倾角和$H$的颗粒滞留（定义为深度积分颗粒体积分数）。该通用函数与稠密颗粒流的$μ(I)$流变曲线有相似之处。
2020-05-20 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Diffusion, mixing, and segregation in confined granular flows
离散元方法模拟的约束bidisperse颗粒剪切流阐明扩散和隔离之间的平衡，可以导致混合或隔离状态，取决于围压。结果表明，碰撞扩散基本上与上覆压力无关。由于离析率随上覆岩层压力减小，颗粒离析的趋势相对于颗粒的再混合减弱，这是由于碰撞扩散，随着上覆岩层压力增加。使用一个连续的方法，包括一个压力相关的偏析速度和压力无关的扩散系数，扩散和偏析之间的相互作用是准确预测的尺寸和密度双分散混合物在很宽的范围内的流动条件相比，模拟结果。具有初始分离条件的附加模拟表明，施加足够高的上覆压力可以将分离抑制到碰撞扩散混合分离颗粒的程度。
2018-09-17 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Complex segregation patterns in confined nonuniform granular shearing flows
Free University of Bozen-Bolzano（博尔扎诺自由大学）；Cornell University（康奈尔大学）
研究揭示了受限非均匀颗粒剪切流中尺寸分离的复杂机制，发现反向和水平分离现象，表明流体动力学和几何效应共同影响分离过程。
2026-01-28 cond-mat.other cond-mat.soft
Progressive friction mobilization and enhanced Janssen's screening in confined granular rafts
受限的二维漂浮颗粒集合体，称为颗粒筏，在压缩下容易产生高度非线性响应。在这里，我们调查的过渡到摩擦为主的堵塞状态和映射的内部应力分布与柔性压力传感器沿筏表面的逐渐发展。令人惊讶的是，我们观察到，表面应力屏蔽建立得比以前认为的要慢得多，并且典型的屏蔽距离后来急剧减小。我们解释这种行为的渐进摩擦动员，其中的摩擦力的全幅值后，才达到宏观局部位移。在压缩的进一步阶段，大长宽比的筏经历比Janssen模型描述的完全动员极限更强的屏蔽。我们解决了这个悖论，使用一个简单的数学分析，并表明，这种增强筛选可以归因于一个本地化的压实前，基本上屏蔽远场的压缩应力。
2018-04-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Contact radius and curvature corrections to the nonlocal contact formulation accounting for multi-particle interactions in elastic confined granular systems
我们提出了接触半径和曲率修正的非局部接触配方，考虑到弹性约束颗粒系统中的多粒子相互作用。非局部接触公式消除了经典的独立接触假设，考虑到由于多个接触力作用在一个单一的颗粒变形的相互作用。接触半径校正考虑了这些变形的分量，这些变形对颗粒间接触面积有贡献。曲率校正通过在其泰勒级数展开中包括高阶项来改进接触表面轮廓的描述。为了验证校正后的公式，我们将注意力限制在不同载荷条件下的橡胶球上，在没有重力、粘附力或摩擦力的情况下。具体而言，我们表明，接触力和半径的预测是在显着的协议与有限元模拟和实验观察到的变形水平，在接触碰撞发生，这是不可能的与原来的弹性非局部接触配方。收敛的曲率校正配方观察到在四项校正。
2018-09-10 cond-mat.soft physics.comp-ph
A nonlocal contact formulation for confined granular systems
我们提出了一个非局部的接触力学，占变形的相互作用，由于多个接触力作用在一个单一的粒子。分析配方考虑了非局部介观变形特性的约束颗粒系统的影响，因此，删除了经典的独立接触的限制。这与传统的接触力学理论形成鲜明对比，传统的接触力学理论是严格局部的，并且假设接触是独立的，而不管粒子的约束如何。为了明确起见，我们把注意力限制在没有引力、附着力或摩擦力的弹性球体上。因此，非局部公式的一个显著特征是，当忽略非局部效应时，它简化为赫兹理论。此外，我们表明，根据上述假设和适度的宏观变形，预测的非局部接触配方是在显着的协议与详细的有限元模拟和实验观察，并在很大的分歧与赫兹理论的预测-支持的假设，独立的接触只适用于小变形。通过对周期性均匀系统和无序非均匀系统的研究，证明了本文提出的扩展理论与赫兹理论之间的差异。
2011-10-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Mechanical impulse propagation in a packing of 3D spheres confined at constant pressure
机械脉冲在颗粒介质中的传播强烈地依赖于所施加的约束条件。在这项工作中，包含的柔性壁，使限制在静水压力条件下的颗粒填料中的声音的传播进行了研究。这种配置还允许通过仪表化冲击摆来控制输入脉冲的形式。分析了机械波传播的主要特征，发现机械波传播速度与传播脉冲振幅的函数关系符合赫兹接触定律的预言。在增加约束压力，观察到从非线性到线性传播的连续过渡。我们的研究结果表明，在低约束制度，衰减增加与非线性脉冲的脉冲幅度的增加，而它是一个弱的函数的约束压力的线性波。
2015-11-13 cond-mat.soft
Navier--Stokes transport coefficients for a model of a confined quasi-two-dimensional granular binary mixture
本文从Boltzmann动力学方程出发，计算了一个由非弹性硬球组成的受限准二维颗粒二元混合物模型的Navier-Stokes输运系数。玻尔兹曼方程的正常或流体动力学的解决方案是通过Chapman-Enskog方法获得的状态附近的本地版本的均匀的时间依赖的状态。确定了流体动力场空间梯度中的一阶质量、动量和热通量，并确定了相关的输运系数。正如预期的那样，它们是以一组耦合线性积分方程的解给出的。此外，在低密度颗粒混合物中获得的结果相比，也有非零的贡献的一阶近似的局部温度$T_i^{(1)}$和冷却速率$ζ^{(1)}$。通过假设稳态条件和考虑Sonine多项式展开中的主导项，得到了扩散输运系数、剪切粘度系数和量$T_i^{(1)}$和$ζ^{(1)}$的显式形式。上述输运系数以恢复系数、浓度以及混合物组分的质量和直径的形式给出。结果适用于原则上为任意程度的非弹性，并不限于特定值的浓度，质量和/或尺寸比。作为这些结果的一个简单的应用，违反的Onsager互惠关系的约束颗粒混合物量化的参数空间的问题。
2021-01-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Bulldozing an immersed granular material in a confined channel
University of Oxford（牛津大学）；The Australian National University（澳大利亚国立大学）；Max Planck Institute for Dynamics and Self-Organization（马克斯·普朗克动力学与自组织研究所）；University of Bristol（布里斯托大学）；University of Cambridge（剑桥大学）；Swansea University（斯旺西大学）
本文针对通道中活塞推压浸没沉积颗粒材料的问题，构建耦合薄膜的降阶连续介质模型，结合数值求解与实验，探究壁面摩擦等因素的相互作用及模型的有效性与局限性。
2026-08-13 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Gravity Governs Shear Localization in Confined Dense Granular Flows
本文结合实验与变分分析，揭示重力与围压如何共同控制颗粒层底部断层边界诱导的剪切局部化，并发现经适当标度后剪切带位置、宽度及顶面角速度遵循普适标度律，为预测地外环境颗粒准静态剪切流动提供依据。
2021-05-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dynamics of wet granular hexagons
实验研究了单分子层中六角形圆盘的集体行为。由于破环对称，六边形更倾向于在足够强的驱动下旋转。由于液体桥的形成，在润湿时引入短程内聚相互作用。因此，一个非平衡静止状态的旋转盘自组织的六边形结构出现。六角结构的键长略小于六角的周长，表明具有几何阻挫。这项调查提供了一个例子，其中的颗粒物质的集体行为是由单个颗粒的形状调整。
2017-03-02 cond-mat.soft
Synchronized oscillations and acoustic fluidization in confined granular materials
根据声流化假说，即使没有外部扰动，地震断层内部也会形成特征频率的弹性波。这些波能够产生与围压相反的法向应力并促进破坏。在这里，我们研究的机制，负责通过数值模拟的颗粒断层模型的波激活。我们观察到的粒子属于的膨胀骨干，这维持的应力，执行同步振荡的椭圆形轨迹在断层面。这些振荡发生在声流化的特征频率。随着施加的剪切应力的增加，这些振荡变得垂直于断层面之前的系统失败，反对围压，一致的声波流化的情况。在声流化频率下，外部扰动可以引起相同的取向变化。
2018-01-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.geo-ph
Dynamic properties in a collisional model for confined granular fluids. A review
Universidad Complutense de Madrid（马德里康普顿斯大学）；Universidad de Chile（智利大学）；Universidad de Extremadura（埃斯特雷马杜拉大学）
本文综述了受限颗粒流碰撞模型的动力学特性，通过Δ模型简化描述，推导了Navier-Stokes输运系数，并研究了非平衡态及非等分能现象，理论预测与分子动力学结果一致。
2026-04-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Dynamic properties in a collisional model of a confined quasi-two-dimensional granular fluid driven by a stochastic bath with friction
Universidad de Extremadura（埃斯特雷马杜拉大学）
研究中等密度下受限准二维颗粒流体动态特性，扩展含间隙气体影响的$\Delta$模型，用查普曼 - 恩斯科格方法推导输运系数等，通过DSMC验证理论预测，揭示外部驱动对输运系数影响及稳态稳定性。
2026-07-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Pressure evolution and deformation of confined granular media during pneumatic fracturing
通过数字图像相关的装置，我们的实验特征的变形的干颗粒介质内的Hele-Shaw细胞由于在恒定的超压足够高的变形（从50至250千帕）的空气注入。在这些超压下的空气注入导致形成所谓的气动裂缝，即通道空珠，我们讨论这些结构周围的介质的典型变形。此外，我们模拟的流体超压到介质中的扩散，随着时间的推移与拉普拉斯方程的解决方案进行比较，并与相应的颗粒位移的压力梯度。在压实介质中，我们表明，扩散压力场变得类似于拉普拉斯解的顺序上的特征时间给出的孔隙流体，颗粒介质和系统的大小的属性。然而，之前的扩散压力接近拉普拉斯解决方案的系统规模上，我们发现，它类似于拉普拉斯场附近的渠道，最先进的通道尖端和屏蔽的压力梯度最高的压力梯度。我们发现，颗粒位移或多或少总是在反对当地的压力梯度的方向移动，当比较颗粒速度与压力梯度在该区域的通道前，我们观察到宾汉型的颗粒糊（空气和珠的混合物）的流变学，与有效的粘度$μ\_B$和位移阈值$\nabla P\_c$在动员和压实的介质。这样的流变学，与位移阈值的无序，可以负责放置在一个普适类中的中等注入压力的图案生长，如介电击穿模型与$η=2$，其中分形维数被发现之间的1.5和1.6的图案。
2018-01-29 cond-mat.soft physics.class-ph physics.geo-ph
Elastic wave propagation in confined granular systems
我们提出了数值模拟的声波在受限颗粒系统中的传播由粒子相互作用的三维赫兹-明德林力定律。对系统一侧的短机械激励的响应被发现是传播相干波前，随后是由多重散射波组成的随机振荡。我们发现，相干波前是不敏感的包装的细节：力链不起重要作用，在确定这个波前。相干波随时间线性传播，其振幅和宽度随距离呈幂律变化，而其速度与宏观弹性理论的预测大致一致。由于目前还没有相干波的展宽和衰减的理论，我们数值和解析研究脉冲在一维链相同的弹性球的传播。结果表明，该体系的增宽和衰减指数与无规填充体系有很大不同。在我们所有的模拟中，相干波前的速度与压力的比例为$p^{1/6}$;我们将此结果与实验数据进行比较，在不同的颗粒系统中，可以看到从$p^{1/6}$行为的偏差。简要讨论了系统的本征模态，并研究了阻尼的影响。
2005-04-20 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Flow rule, self-channelization and levees in unconfined granular flows
对无约束颗粒沿斜面流动进行了实验研究。在一个长的瞬态，流量得到限制准静态银行，但仍然横向传播到一个定义明确的渐近状态以下的非平凡的过程。足够远的银行的深度平均速度的缩放得到，这扩展了均匀稳定流得到的。接近堵塞时，它表现出一种向非局部流变学的交叉。我们发现，堤坝，通常观察到的两侧的存款中断后的流量，消失了很长的流量持续时间。我们表明，沉积物的形态建立在流动过程中，在下面的静态层的形式，这可以推导出从表面速度分布，通过施加相同的流动规则无处不在的流动。
2006-10-12 cond-mat.soft
Insights on the local dynamics induced by thermal cycling in granular matter
在这封信中，我们报告的结果上的颗粒组装通过分子动力学模拟的2D颗粒柱的温度变化的影响。定期膨胀的晶粒示出完美地模仿这样的热循环，并允许合理化之间的联系的压实过程，局部晶粒动态和有限尺寸的影响。在这里，我们证明了单个颗粒特性，即它们的粗糙度和弹性模量，定义了温度ΔTc的最小循环幅度，低于该幅度，动力学是间歇性的和空间不均匀的，同时被限制在最近创造的“热点”的局部区域中[Amon等人，物理修订版信函108，135502（2012）]。在ΔTc以上，整个柱体流动，而颗粒动力学从柱体底部的笼状到顶部的纯扩散连续变化。我们的研究结果提供了一个坚实的框架，未来使用热循环作为一种替代驱动方法软玻璃材料。
2013-06-18 cond-mat.soft
Transport properties in a model of confined granular mixtures at moderate densities
Universidad de Extremadura（埃斯特雷马杜拉大学）；Departamento de Física and Instituto de Computación Científica Avanzada (ICCAEx), Universidad de Extremadura（埃斯特雷马杜拉大学物理系与先进计算科学研究所）
本文推导了受限、准二维、s组分非弹性光滑硬球混合物的纳维-斯托克斯流体动力学方程，通过非弹性修正恩斯柯格理论获得质量、动量和能量的宏观平衡方程，并通过一级查普曼-恩斯柯格展开确定通量的本构方程，分析了温度梯度和重力驱动的分异现象。
2026-03-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Applications of the kinetic theory for a model of a confined quasi-two dimensional granular mixture: Stability analysis and thermal diffusion segregation
本文针对受限准二维颗粒混合物的Boltzmann动理学理论，开展均匀稳态线性稳定性分析并推导热重力分凝判据，发现其流体模长波稳定，结果与传统非弹性硬球模型存在差异。
2024-03-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Particle dynamics and effective temperature of jammed granular matter in a slowly sheared 3D Couette cell
我们报告的粒子动力学的实验测量缓慢剪切颗粒物质在三维（3D）库埃特细胞。一个紧密堆积的透明球形珠子的集合被外部压力限制，并填充有流体以匹配珠子的密度和折射率。这使我们能够跟踪嵌入系统中的示踪粒子，并获得作为时间函数的三维轨迹。我们研究的PDF的垂直和径向位移，发现高斯和指数分布，分别。对于慢剪切速率，在所有三个方向上的均方波动被发现是只依赖于库埃特细胞的角位移。示踪剂颗粒的扩散率和迁移率都与剪切速率成正比，从而产生恒定的有效温度，这是堵塞系统的特征。
2008-06-30 cond-mat.soft
Coupled Leidenfrost States as a Monodisperse Granular Clock
利用事件驱动的分子动力学模拟，我们表明，简单的单分散颗粒限制在耦合列可能振荡作为一种新型的颗粒时钟。为了触发这种振荡，系统需要克服重力进入密度反转状态，在每个柱中，高密度聚集相由气体状低密度相（莱顿弗罗斯特效应）从下面支持。我们的分析表明，密度反转结构和相位之间的弛豫动力学可以放大柱之间的任何小的不对称性，并导致巨大的振荡。振荡只发生在耦合强度的中间范围内，并且相应的相图可以普遍地用密度反转结构的特征高度描述。提出了一个最小的两相模型，线性稳定性分析表明，振荡的触发机制可以解释为一个可切换的两参数Hopf分岔。该模型的数值解也重现类似的振荡动力学的模拟结果。
2016-06-11 cond-mat.soft
Auxetic Granular Metamaterials
本研究制备了基于内凹机制的拉胀颗粒构成的负泊松比颗粒超材料，发现其比普通颗粒材料更易屈服、流动更顺畅，能在复杂受限结构中促进流动，模糊了复杂流体与超材料的界限，可应用于颗粒材料加工运输等场景。
2023-10-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.app-ph
Measurement of Growing Dynamical Lengthscales and Prediction of the Jamming Transition in a Granular Material
过冷液体和致密胶体表现出被称为“空间非均匀动力学”（SHD）的异常行为，随着接近玻璃化转变，这种行为变得越来越明显。最近，SHD已被观察到在有限的颗粒填料在慢剪切下发生堵塞，支持推测，这两个过渡相关。在这里，我们报告测量SHD在空气驱动的颗粒珠的系统中，作为密度和有效温度的函数。在接近干扰时，动态逐渐变慢，空间上更加不均匀。动态的时间和长度尺度表征的非均匀性的快速增长，可以描述模式耦合理论和Vogel-Tammann-Fulcher（VTF）方程，在类似的玻璃形成液体。在VTF转变处的控制变量的值与J点一致，J点是所有运动停止时的随机紧密堆积堵塞密度，指示与零温度理想玻璃化转变的类比。我们的研究结果进一步证明了干扰概念的普遍性，并在寻求不同系统中干扰的统一理论方面迈出了重要的一步。
2010-12-21 cond-mat.soft
Confined granular gases under the influence of vibrating walls
本研究通过动力学理论与模拟，揭示了振动壁约束下非弹性颗粒气体的双温度行为，并分析了稳态压力张量与均匀态失稳的关联。
2023-10-17 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Optimizing Packing Fraction in Granular Media Composed of Overlapping Spheres
当随机倒入容器中时，什么形状的颗粒会产生最高的填充分数？为了有效地探索和导航巨大的搜索空间，我们将分子动力学模拟与人工进化相结合。任意颗粒形状由一组不同直径的重叠球体表示，使我们能够近似光滑表面，分辨率与包含的球体数量成比例。我们发现了一个平面三角形颗粒的家庭，其包装分数$ϕ\sim$ 0.73超过几乎所有的无摩擦颗粒的随机包装的实验结果。我们调查如何$ϕ$取决于包括一个单独的颗粒和表面的光滑度的球体的安排。我们使用该家族最简单成员的3D打印副本进行实验验证了模拟，该成员是由三个半径相同的重叠球体组成的平面粒子。与3D打印的非球面椭球体的直接实验比较表明，三角形颗粒不仅在大系统尺寸的限制下而且在限制于小容器时包装得非常好。
2015-10-19 cond-mat.soft
Intruder in a two-dimensional granular system: statics and dynamics of force networks in an experimental system experiencing stick-slip dynamics
该研究针对环形准二维光弹性颗粒系统中的受驱动侵入体粘滑现象，利用基于颗粒积分应变构建网络结合持续图拓扑分析的方法，发现粘着阶段静止时力网络仍非平凡平滑演化，存在滑移前兆，且五边形颗粒系统的网络测度波动显著大于圆盘系统。
2023-07-24 cond-mat.soft
Rate-dependent Stick-slips in Steady Shearing: Signature of Transition between Granular Solid and Fluid
尽管对光滑的颗粒流体流动或在慢极限下的固体状变形进行了广泛的研究，但这两个极端之间的变化在很大程度上仍未被探索。通过系统地研究稳定剪切下紧密堆积颗粒的波动，我们确定了一个过渡区与突出的粘滑雪崩。建立了状态图，提出了一种基于颗粒间摩擦和颗粒尺寸对速度依赖性的无量纲剪切速率。与流体浸没的颗粒被限制在一个固定的体积和被迫“流动”的粘性数字$J$几十年低于报告值，我们回答了如何颗粒系统可以过渡到制度的固体-固体摩擦，超越现有的范例的基础上悬浮液流变学。
2020-11-15 cond-mat.soft physics.flu-dyn
The statistics of particle velocities in dense granular flows
我们目前的颗粒速度分布的测量颗粒材料通过垂直通道的流动。我们的研究仅限于密集，缓慢的流动，其中材料仅在邻近壁的薄层中像流体一样剪切，而大的核心移动而没有连续变形，就像固体一样。我们发现速度分布是非高斯的，各向异性的，并遵循幂律在大的速度。值得注意的是，在类流体和类固体区域中的分布是相同的。核心处的速度变化最大，这与流体动力学理论的预测不符。我们展示了空间相关运动的证据，并提出了在没有剪切的情况下产生波动运动的机制。
2004-12-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Broad distribution of stick-slip events in Slowly Sheared Granular Media: Table-top production of a Gutenberg-Richter-like distribution
我们监测粘滑位移的一个非常缓慢的驱动可移动的多孔顶板，通过剪切与包装相同的玻璃珠限制在一个托盘中的相互作用。当驱动在一个恒定的应力率，由粘滑不稳定性触发的大事件的位移和能量的分布表现出幂律响应，让人想起古腾堡-里克特定律的地震。小事件是准尺寸独立的，信号交叉从单珠运输到集体行为。
2007-06-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Emerging contact force heterogeneity in ordered soft granular media
在外界扰动下，无序颗粒介质中的颗粒间力会形成一种非均匀分布，并具有明显的模式。更好地理解这些力和分布对于预测颗粒介质的集体行为非常重要，颗粒介质是仅次于水的全球工业中最受操纵的材料。然而，在这方面的研究，到目前为止，已在很大程度上局限于粒状介质表现出的几何异质性，离开的尺寸力学异质性一个相当未知的领域。在这里，通过有限元接触力学模型，我们表明，一个不均匀的颗粒间的力分布也可以出现从尺寸的机械不均匀性。具体来说，我们数值研究颗粒间的力量在包装机械异构磁盘安排在一个正方形或六边形晶格和准静态各向同性压缩。结果表明，六方堆积的颗粒间力分布比正方堆积的颗粒间力分布更不均匀。对于两种填充格，初步分析显示异常值的一致共存（即，较软的圆盘承受较大的力，而较硬的圆盘承受较小的力），这意味着非局部效应的存在。对离群值部分和空间接触力相关性的进一步分析表明，在较小的机械异质性下，六边形堆积比正方形堆积表现出更明显的非局部效应。然而，当组件变得更加机械异质时，这种趋势被逆转。最后，我们确认，在没有颗粒重组事件，接触摩擦只起到包装稳定的作用，而它的变化对颗粒间的力和它们的分布几乎没有影响。
2021-08-01 cond-mat.soft
Domain walls in vertically vibrated monolayers of cylinders confined in annuli
本文研究了在不同尺寸的环隙中垂直振动的单颗粒膜的液晶有序性。瓣环由圆形空腔和中央圆形阻塞物组成。在没有中心障碍物的低纵横比的圆柱体表现出四阶的顺序，除了存在四个缺陷，恢复对称打破了圆形限制。在表面具有强锚定性质的系统中，拓扑结构要求这种行为。相比之下，拓扑结构决定了环形几何形状与没有点缺陷的扭曲四次相兼容。然而，有限的几何形状和有限的尺寸上的相位具有有限的锚定能在壁和弹性刚度的效果导致不同的配置，显示有限的有序区域由域壁分离。我们认为，高度填充的非平衡振动颗粒单层响应几何挫折和极端限制相应的平衡系统的粒子做，前者可以分析的表面自由能，弹性变形和缺陷，平衡液晶。因此，选择性限制的垂直振动单分子层的杆可以作为一个新的工具，研究有序系统中的各种类型的缺陷的创建和动力学的优势。
2020-01-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Contacts, motion and chain-breaking in a two-dimensional granular system displaced by an intruder
我们调查数字如何在一个二维颗粒系统的入侵者的运动影响其结构和产生阻力的入侵者。我们利用离散的数值模拟，其中一个较大的磁盘（入侵者）被驱动在一个矩形单元格中的较小的磁盘之间以恒定的速度。通过改变入侵者的速度和基底摩擦，我们得到了入侵者的合力和瞬时网络的接触力，我们分析在细胞和颗粒尺度。我们发现，有一个轴承网络，从入侵者到墙壁的力量，负责堵塞的地区和高值的阻力，和耗散网络，在晶粒内的小力量，在协议与以前的实验压缩颗粒系统。此外，我们发现的各向异性水平的接触网络的不同的力的大小和区域，该力的网络可以达到远下游的入侵者的入侵者的运动结束的区域，该力的网络的程度随着降低的基底摩擦而降低，并且出现在入侵者下游的空隙区域（腔）往往消失为较低的基底摩擦值。有趣的是，我们的研究结果表明，轴承链内的晶粒蠕变，而链断裂，揭示轴承链崩溃的机制。
2022-03-18 cond-mat.soft
Activity enhances heterogenous dynamics in 2D granular glasses
University of Massachusetts Amherst（马萨诸塞大学阿默斯特分校）
本文研究二维颗粒玻璃中活性对动力学的影响，发现活性系统在相同弛豫时间下表现出更强的动力学异质性，尽管活性方向与位移不对齐。
2026-09-09 cond-mat.soft
Interfacial instabilities in confined displacements involving non-Newtonian fluids
本文综述了受限几何中非牛顿流体驱替的界面不稳定性，重点分析毛细、黏性、弹性与摩擦力竞争驱动的图案生长机制，并展望了该领域的开放问题。
2023-11-17 cond-mat.soft physics.flu-dyn
The Inherent Structure Landscape Connection Between Liquids, Granular materials and the Jamming Phase Diagram
我们提供了一个全面的图片的堵塞相图连接的非热，颗粒合奏堵塞状态和平衡流体通过固有的结构范例系统硬盘局限于一个狭窄的通道。J线被示出为被划分为从平衡流体可接近的填充物和不可接近的填充物。发现J点发生在这两组填料之间的过渡处，并且位于固有结构分布的最大值处。一个一般的热力学参数表明，在组态熵最大值的状态的密度表示在硬球系统的J点密度的下限。最后，我们发现，颗粒和流体系统只占据相同的一组固有结构，在相同的热力学条件下，在两个点，对应于零和无限大的压力，在那里他们分别采样的J点状态和最致密的包装。
2012-08-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Modes of wall induced granular crystallisation in vibrational packing
颗粒结晶是颗粒物质在振动作用下形成有序堆积结构的重要现象。然而，与原子尺度上成熟的结晶原理相比，颗粒物质中的结晶仍然相对知之甚少。为了进一步研究这种行为，并桥接颗粒物质和材料科学领域，我们模拟了限制在圆柱形容器中的单分散球体，以研究它们在振动过程中的结构动力学。通过施加适当的振动，诱导无序到有序的转变。通过键取向序参量在颗粒尺度上表征这种转变。其结果是，紧急结晶是由个别粒子的局部秩序和有序粒子的数量的增强。观察到的非均质结晶的特点是通过粗粒化的顺序指数的空间分布的演变。结晶制度外延生长的模板附近形成的容器壁在振动过程中，这里称为壁效应。通过改变圆柱形容器的几何尺寸，发现所获得的结晶结构在圆柱形壁区域和平面底壁区域处不同。再次使用这些序参量将形成的堆积结构与X射线断层扫描结果进行定量比较。这里的研究结果提供了一个微观的角度来发展的规律，在颗粒物质的结构动力学。
2018-05-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Edwards entropy and compactivity in a model of granular matter
制定一个统计力学颗粒物质仍然是一个重大的挑战，部分原因是由于与一个完整的表征所研究的系统的困难。我们提出了一个充分表征的模型组成的颗粒状材料的$N$二维，无摩擦，硬盘，硬壁之间的限制，包括一个完整的枚举所有可能的卡住的结构。我们表明，堵塞的填料的属性是独立的系统内的缺陷的分布，所有的填料是均衡的。这表明等体积态等概率的假设，这提供了一种可能的方法来构建一个微正则系综的等效，很可能是我们的模型。热力学第二定律的应用，涉及两个子系统的接触表明，预期的自发平衡的缺陷之间的两个是伴随着熵的增加和平衡，通过熵最大化，其特征在于由压实的平等。最后，我们探讨了该系统的正则系综的等价性质。
2011-02-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
