We demonstrated the stability of tunnels made of granular matters is strongly dependent on the grain size, tunnel diameter, and water content in the granules. Larger tunnel radius, larger grain size, and too much water content tend to destabilize the tunnel. We also develop a model to describe such findings. We identified a phase diagram of stability which greatly controlled by granular bond order. For granular bond order of larger than unity, we can always made a stable tunnel. However, for granular bond order of less than unity, we obtain a general expression for maximum tunnel thickness that can be made. To best of our knowledge, this is the first exploration regarding the granular tunnel stability.
Enskog kinetic theory of binary granular suspensions: heat flux and stability analysis of the homogeneous steady state
进一步考虑先前采用的多组分颗粒悬浮液的Enskog动力学理论[Gómez González,Khalil和Garzó,Phys. Rev. E \textbf{101},012904(2020)],以确定与热通量相关的四个传输系数。这些输运系数通过求解Enskog方程通过应用Chapman-Enskog方法在局部版本的均匀状态。在稳态条件下,通过考虑所谓的第二Sonine近似的分布函数的每个物种的热通量输运系数的显式形式提供。他们的定量变化的混合物的控制参数(质量和直径,恢复系数,浓度,体积分数,和背景温度)的证明和结果表明,在一般的热通量输运系数对非弹性的依赖性是明显不同的情况下发现的气相(\emph{dry}颗粒混合物)。作为一般结果的应用,通过求解线性化的Navier-Stokes流体动力学方程,分析了均匀定常状态的稳定性。线性稳定性分析(适用于与平均自由程相比较长的波长)表明,横向和纵向模式总是稳定的足够长的波长激发。这一结论与以前的单组分和(稀)bidisperse颗粒悬浮液的结果,但在干燥(无气相)颗粒混合物中发现在以前的工作中的不稳定性形成对比。
Cohesion-induced hysteresis and breakdown of marginal stability in jammed granular materials
Institute of Science and Engineering, Shimane University(岛根大学理工学研究科);Department of Applied Physics, Tokyo University of Science(东京理科大学应用物理系);Graduate School of Arts and Sciences, The University of Tokyo(东京大学大学院人文社会系研究科)
Hydrodynamics of granular gases of inelastic and rough hard disks or spheres. II. Stability analysis
本文研究了具有常法向($α$)和切向($β$)恢复系数的非弹性和粗糙硬磁盘或球的稀颗粒气体在均匀冷却状态附近线性扰动下的稳定性条件。本文对Navier-Stokes-Fourier流体动力学方程组在平动($d_t$)和转动($d_r$)自由度下进行了形式上精确的线性稳定性分析,得到了相应文献[A. Megias和A. Santos,“非弹性和粗糙硬盘或球体的颗粒气体的流体动力学。I.采用传输系数,”Phys.Rev.E104,034901(2021)]。已知的硬球[V. Garzó,A. Santos和G. M. Kremer,Phys. Rev. E 97,052901(2018)]通过设置$d_t=d_r=3$恢复,同时获得硬盘的新结果($d_t=2$,$d_r=1$)。在后一种情况下,在$(α,β)$参数空间中发现了一个高非弹性的特殊区域,在该区域内与纵模相关的临界波数发散。与事件驱动的分子动力学模拟硬盘在$α=0.2$稀释系统的比较表明,这个理论区域的绝对不稳定性可能是一个人工制品的外推到高非弹性的近似在推导的传输系数,虽然它的信号收缩的条件稳定。然而,在中度非弹性($α=0.7$)的情况下,发现理论预测与模拟结果之间具有良好的一致性。
Origin of geometric cohesion in non-convex granular materials: interplay between interdigitation and rotational constraints enhancing frictional stability
Université de Montpellier, CNRS(蒙彼利埃大学);Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental, Facultad de Ingeniería, Universidad de los Andes(安第斯大学);LMGC, Univ Montpellier, IMT Mines Ales, CNRS(蒙彼利埃大学);Department of Civil, Geological, and Mining Engineering, Polytechnique Montréal(蒙特利尔高等学院)
Applications of the kinetic theory for a model of a confined quasi-two dimensional granular mixture: Stability analysis and thermal diffusion segregation
Impact of roughness on the instability of a free-cooling granular gas
对均匀冷却状态下的流体动力学方程组进行了线性稳定性分析,以确定粗糙硬球颗粒气体的稳定性条件。该描述基于从非弹性粗糙硬球的玻尔兹曼方程导出的输运系数的结果[Phys. Rev. E 90,022205(2014)],其考虑了输运系数和冷却速率对法向和切向恢复系数的完全非线性依赖性。正如预期的那样,线性稳定性分析表明,双简并横向(剪切)模式和纵向(“热”)模式是不稳定的足够长的波长激发。的不稳定性是由剪切模式高于一定的非弹性阈值,在较大的非弹性,然而,不稳定性是由热模式驱动的非弹性依赖范围内的介质粗糙度。与非弹性光滑球体的粒状气体的情况下的比较证实了以前的模拟结果的双重作用所发挥的表面摩擦:而小和大的粗糙度水平使系统不稳定比无摩擦系统,相反的情况发生在中等粗糙度。另一方面,这种粗糙度值的中间窗口随着非弹性的增加而缩小,并最终在某个值处消失,超过该值,粗糙球气体总是比光滑球气体更不稳定。一些初步的模拟结果的比较表明,一个非常好的协议的条件下的实际利益。