On the complexity/criticality of Jamming during the discharge of granular matter from a silo
本文旨在探讨最近关于筒仓卸料问题中自组织临界性、堵塞过程和逾渗理论的比较的讨论[1]。Zurin，A. Garcimartin，D. Maza，L.A.Pugnaloni，J.M.Pastor，“Jamming during the discharge of granular matter from a silo”，Phys.Rev.E 71，051303（2005）].统计阻塞筒仓调查从不同的模型：渗流，自组织临界。
2011-11-28 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Silo discharge of mixtures of soft and rigid grains
本文研究了底部有窄孔的准二维筒仓中软、弹性低摩擦球形颗粒和相似尺寸的硬摩擦球的混合物的出流动力学和堵塞现象。以往的工作已经证明了弹性和摩擦力对筒仓卸料的重要影响。我们表明，除了少量，甚至低至5%，硬颗粒的软，低摩擦颗粒的合奏已经有显着的后果。混合物允许直接比较不同类型的颗粒堵塞孔口的概率。我们分析这些概率的硬，摩擦和软，滑颗粒的基础上，他们参与的阻塞拱，并比较流出速度和持续时间的非永久性堵塞的混合物的不同组合物。实验结果与数值模拟进行了比较。后者强烈建议物种间的颗粒摩擦的显着影响。
2021-02-01 cond-mat.soft
Connection between the mass flow rate and the base and bulk normal stresses in silo discharge
采用软颗粒离散元模拟方法，研究了二维筒仓中多分散颗粒连续卸料的过程。我们发现，质量流率表现出类似的变化与垂直正应力在基地和过渡点的散装，这意味着基地正应力可以被认为是其散装对应的代表。基底正应力和过渡点正应力随填土高度的变化符合Janssen模型，前者大于后者。过渡点（$y_t$）被定义为孔口影响区（ROOI）的垂直范围，其位于邻近孔口的正上方。过渡点主要发生在同一位置，而与填充高度无关。然而，当改变孔口尺寸时，它发生变化，表明它的发生是局部现象。最后，转换点和出口处的垂直速度的缩放显示，与孔口尺寸$D$相比，$y_t$是更相关的长度尺度。这种缩放提供了一个新的洞察筒仓排放的动态的情况下，流量变化，但正常的应力保持很大程度上不变的孔口尺寸的变化。
2017-12-05 cond-mat.soft
Continuum simulation of the discharge of the granular silo: a validation test for the mu(I)-visco-plastic flow law
使用连续Navier-Stokes方程求解器，采用mu（I）流动定律模拟粘性行为，以及离散接触动力学算法，从排放的早期阶段直到材料完全释放，在二维上模拟颗粒筒仓的排放。在这两种情况下，Beverloo缩放恢复。首先，我们不试图定量比较，但专注于定性行为的速度和压力在不同位置的流动。一个很好的协议是在快速流动的地区，而缓慢蠕变的地区没有完全捕获的连续模型。压力场显示出一般良好的协议。自由表面的演变意味着差异，然而，在这两种方法中，体变形基本上是相同的。系统地研究了μ（I）-流动定律的参数的影响，显示了依赖于惯性数I的重要性，以实现连续和离散放电之间的定量协议。连续模型的一般能力，以再现定性的颗粒行为被发现是非常令人鼓舞的。
2013-06-26 cond-mat.soft
Density distribution of particles upon jamming after an avalanche in a 2D silo
本文对二维筒仓卸料后的颗粒密度分布进行了全面的分析。采用拟动力学算法对平面筒仓的充填和卸料过程进行了模拟。颗粒是沉积在容器中的单一尺寸的硬盘，并经过攻丝过程进行压实。然后，在筒仓底部打开一个给定尺寸的孔，并触发排放。在开口处产生堵塞并恢复平衡之后，通过将空间划分为具有不同几何布置的单元来分析筒仓处剩余颗粒的最终分布，以可视化开口附近的密度降低在整个系统中传播的方式。不同的行为作为压实度的函数进行了讨论。
2015-10-16 cond-mat.soft
Velocity profiles in forced silo discharges
当颗粒状物料通过底部的孔口从筒仓中自由排出时，流量在整个排出过程中保持恒定。然而，最近已经表明，如果通过超重迫使排放，则流速在排放的最后阶段增加，这与粘性流体形成鲜明对比[Madrid等人，Europhys. Lett.（2018年）]。虽然已经讨论了驱动这种流速增加的一般机制，但是关于这种现象仍然存在许多悬而未决的问题。一个这样的问题是，除了与增加的流速一致的微不足道的总体增加之外，内部速度分布受影响的程度。本文采用离散元法模拟了筒仓强制泄流时的内部流速分布，并与自由泄流时的内部流速分布进行了比较。速度剖面的变化有些微妙。有趣的是，在自由放电，而速度分布是稳定的筒仓基地和以上的高度相当于一个筒仓直径，存在一个过渡区，其中的轮廓演变的时间，尽管恒定的流速。与此相反，强制放电目前稳定的配置文件在所有高度的颗粒柱在初始恒定流阶段，随后由整体增加的速度时，加速阶段的发展。
2020-05-14 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Silo collapse under granular discharge
我们调查，在实验室规模，半径$R$和厚度$t$的圆柱壳的颗粒放电引起的崩溃。我们测量的临界填充高度的结构失败后放电。我们观察到，筒仓维持填充高度显着高于通过耦合标准壳屈曲和颗粒应力分布理论获得的估计。两种效应有助于稳定结构：（i）低于临界填充高度，由于颗粒壁摩擦的动态稳定防止了局部壳屈曲模式不可逆地增长;（ii）高于临界填充高度，在整个颗粒柱的向下滑动运动开始之前发生坍塌，使得只有部分摩擦动员起作用。然而，我们还注意到，临界填充高度随着晶粒尺寸$d$的增加而减小。粒度贡献的重要性由比率$d/\sqrt{R t}$控制。我们合理化这些拮抗剂的影响与一种新的流体/结构理论都占颗粒摩擦的实际状态在壁和固有的壳缺陷介导的颗粒。该理论产生新的缩放预测与实验结果进行了比较。
2014-12-05 cond-mat.soft
Flow of magnetic repelling grains in a two-dimensional silo
在一个典型的筒仓卸料过程中，物料流速由颗粒之间的接触力决定。在这里，我们报告了一个原始的研究有关的二维筒仓充满排斥磁性颗粒的放电。这种非接触的相互作用导致与传统颗粒材料观察到的动力学不同的动力学。我们发现，虽然流量对孔径大小的依赖关系大致遵循幂律与指数$3/2$在非排斥系统中发现，在放电过程中的密度和速度的轮廓是完全不同的。必须考虑到新的现象。尽管没有接触，堵塞和不连续性也观察到小于由排斥颗粒的有效半径确定的临界尺寸的孔。
2015-10-17 cond-mat.soft
Side-wall pressure distribution of granular silos
静态仓壁压力分布是关系到散粒物料储存安全的重要问题。参考Lvin的理论[Powder Technology 4，280（1971）]和Rodolfo的二维数值结果[Phys. Rev. E 97.1（2018）]，通过假设摩擦系数以及水平与垂直应力的比值随筒仓深度位置而变化，建立了一个新的侧壁压力理论模型。此外，通过模型和实验系统地研究了类流体静力应力状态和类Janssen应力状态之间的转换，并给出了描述这种转换的经验表达式。
2019-03-27 cond-mat.soft
Comparing non-local granular fluid continuum models for silo discharge: Toward clogging prediction
North China Electric Power University（华北电力大学）
该研究在Basilisk平台上通过二维有限体积法模拟筒仓卸料，系统比较非局部颗粒流体连续介质模型，评估堵塞概率，发现模型间卸料率预测存在定量差异，开源实现计算高效。
2026-08-28 cond-mat.soft
Modeling silo clogging with nonlocal granular rheology
由于颗粒的有限尺寸，筒仓中的颗粒流动表现出多种非局部流变现象。我们解决了准二维筒仓几何形状的非局部颗粒流动性（NGF）连续模型，并评估其预测这些非局部效应的能力，包括流动扩散，重要的是，堵塞（逮捕）时，开口足够小。该模型进行了扩充，包括一个自由分离的标准，并实施了数值与arXiv：1411.5447中所述的跨相颗粒流求解器的扩展，以产生全场的解决方案。实施验证对模型的分析结果，在倾斜的斜槽几何形状，如解决方案的$H_{\mathrm{stop}}$曲线的大小相关的流量逮捕，和速度剖面作为层高度的函数。然后，我们在筒仓几何形状中实现该模型，并改变表观粒度。该模型预测的干扰标准时，开口竞争的平均粒度，这与以前的实验研究，标志着我们所知的第一次，筒仓堵塞已实现与连续模型的规模。对于较大的开口，筒仓内的流动获得扩散特性，其扩散取决于模型的非局部振幅和平均晶粒尺寸。控制网格效应的数值试验和粗与精细的数值模拟的比较研究表明，协议的压力场，拱的形状在堵塞的筒仓配置，和速度场的流动配置。
2021-07-08 cond-mat.soft
Flow of granular matter in a silo with multiple exit orifices: Jamming to mixing
本文研究了多出口筒仓内干颗粒物料的混合特性。在筒仓中的混合，否则由非相互作用的停滞和流动区域，被观察到显着改善时，通过特定的孔的流动是间歇性停止。通过孔口的流动的这种瞬时停止或者是手动控制的，或者是当孔口宽度小到足以引起自发堵塞和不堵塞时由系统本身选择的。我们观察到，整体的混合行为显示出系统的依赖于特定孔的关闭和打开的频率。特别是，筒仓配置采用随机堵塞和不堵塞的任何孔显示混沌混合的早期证据。当在多通道模式下操作时，该系统表现出混合颗粒的实用且有效的方式。
2014-12-17 cond-mat.soft
The $μ(I)$ model and extensions applied to granular material in silo with inserts
在工业过程中，颗粒物料通常使用带有插入件的筒仓进行处理，以防止“鼠洞”和类似行为，优化混合行为，并防止离析。利用不可压纳维-斯托克斯方程中的$μ(I)$流变学方法研究了颗粒料仓的质量流率和静态区。我们还扩展了$μ(I)$模型，将伪粘性和非局部流动性。我们发现，插入物的形状有显着的流量和静态材料的影响。我们还发现，插入物对流量的影响并不强烈的影响的扩展，而静态材料的量是高度依赖于插入物的形状和扩展之间的相互作用。最后，我们发现，对流量的影响随插入尺寸而变化，而静态材料的量并没有显着的影响，增加插入尺寸。这些结果可以为优化筒仓设计提供重要的见解。
2023-02-24 cond-mat.soft
Discharge of elongated grains in silos under rotational shear
对旋转底筒仓中细长颗粒的卸料进行了数值研究。与固定底部相比，轻微横向剪切的引入使流速$Q$降低高达70%，但通过进一步增加外部剪切，流速显示出适度增加。关注流速$Q$对孔口直径$D$的依赖性，球体和杆显示出两种不同的趋势。对于棒，在小孔径限制下，$Q$似乎遵循指数趋势，偏离经典的幂律依赖性。这些宏观观察结果与我们早期的实验结果非常一致[Phys. Rev. E $\textbf{103}$，062905（2021）]。借助粗粒化方法，我们得到了宏观密度、速度、动压和取向场的空间分布。这使我们能够检测到由外部剪切引起的从漏斗到质量流模式的转变。此外，平均这些领域中的区域的孔揭示了强烈的初始减少$Q$主要是由于在流速的变化，而弱增加的趋势，在较高的旋转速率是有关增加填充分数。在孔口处的晶粒取向的类似分析表明，流速大小与竖直取向和孔口处的填充分数与晶粒的顺序相关。最后，在筒仓的中心的平均加速度的垂直分布表示，该区域的加速度是不可忽略的收缩显着由于强烈的扰动引起的移动壁。
2022-10-25 cond-mat.soft
Granular flow from silos with rotating orifice
对于通过筒仓底部圆形出口下落的颗粒物料，当出口直径D小于颗粒特征尺寸的5倍时，不能维持连续流动。如果筒仓的底部相对于筒仓壁水平旋转，即使在小D下也可以维持有限的流量。我们调查的效果底部旋转的流量的圆柱形筒仓填充单分散塑料珠的d = 6 mm直径。我们发现，流量W遵循Beverloo定律，直到D = 1.2d，并且在小出口区域，W随转速ω增加而增加。如果出口与筒仓轴线的偏心距离为R，则W随出口扫过的面积的速率而增加。另一方面，当出口直径较大时，在小ω时W随转速减小，但在大ω时随ω增大。W对转速的这种非单调行为可以解释为由于筒仓底部的剪切而导致的从漏斗流到质量流的渐变
2019-02-01 cond-mat.soft
Surface depression with double-angle geometry during the discharge of close-packed grains from a silo
当标准包装条件下的粗颗粒从筒仓中排出时，在表面上形成具有单一斜坡的圆锥形凹陷。我们观察到，体积分数的增加产生了一个更复杂的抑郁症，其特征在于由两个角度的放电：一个较低的角度接近一个标准的包装和一个相当大的上角测量。斜率的变化出现在周边处的密集堆积的停滞区域与在孔上方形成的中心流动通道之间的边界处。由于后一区域中的材料总是流化的，所以流速不受床的初始填充的影响。另一方面，当使用相同尺寸和密度的光滑颗粒时，两个角度之间的对比度明显较小，这表明高体积分数和摩擦必须结合以产生观察到的几何形状。我们的研究结果表明，表面轮廓有助于通过简单的目视检查确定的颗粒床的填充条件，这可以是有用的，以防止不必要的崩溃在筒仓排放工业。
2017-03-29 cond-mat.soft physics.class-ph
The simultaneous discharge of liquid and grains from a silo
水通过容器底部孔口的流速取决于流体静压力，而对于干燥的颗粒材料，流体静压力几乎是恒定的。但是，当谷物和液体同时从筒仓中排出时会发生什么呢？通过测量作为时间函数的流速，我们发现：（i）出现不同的状态，从由有效流体粘度控制的恒定流速到取决于孔径和颗粒尺寸的流体静力学状排放，（ii）混合材料总是比干燥颗粒排放得快但比液体排放得慢，（iii）对于混合物，液体水平比颗粒水平下降得更快，但它们总是彼此成线性比例，以及（iv）在从两相到单相排放的过渡期间发生流速的突然增长。这些结果与颗粒床上方静水压力的降低和水动力阻力之间的竞争有关。提出了一个结合Kozeny-Carman方程、Bernoulli方程和质量守恒方程的模型，数值计算结果与实验结果吻合较好。
2018-01-17 cond-mat.soft physics.flu-dyn
The effect of obstacles near a silo outlet on the discharge of soft spheres
筒仓排放中的柔软光滑颗粒显示出特殊的特性，例如，包括非永久性堵塞和间歇流动。本文描述了在准二维筒仓中对软、低摩擦水凝胶球的研究。我们通过在筒仓出口前放置障碍物，使这些球体在排放过程中更具竞争性。高速光学成像用于捕获放电过程。通过使用MASK R-CNN算法的机器学习软件识别和跟踪视场中的所有粒子。利用粒子跟踪测速仪（PTV），分析了在本研究中的速度场、出口时间场、填充率场和动应力场。而在行人动力学中，在狭窄的大门前放置障碍物可以减少出口附近的压力，并使出口更有效，对于我们的软颗粒，效果相反。在孔口上方放置障碍物总是会导致流速降低，在某些情况下甚至会增加堵塞概率。
2022-08-25 cond-mat.soft nlin.AO physics.data-an
Obstacle-shape effect in a two-dimensional granular silo flow field
对有障碍物影响下的二维重力驱动颗粒泄流进行了简单的实验和数值模拟。根据先前的工作（Zurin { \it et al.，I，物理学\，修订版\，Lett.}，{ \bf 107}：278001，2011），可以通过在适当位置放置圆形障碍物来抑制颗粒排出流的堵塞。为了研究颗粒流中障碍物效应的细节，本文采用颗粒动力学方法。通过实验和数值计算发现，障碍物对出口附近的水平速度分布和填充率有显著的影响。除圆形障碍物外，我们还利用三角形、倒三角形及水平杆形障碍物来讨论颗粒排放流中的障碍物形状效应。通过对颗粒速度分布、颗粒温度、颗粒体积分数等动力学参数的研究，发现三角形障碍物或水平杆可以有效地防止颗粒堵塞。从所得到的结果，我们认为，绕过障碍物周围的颗粒和由此产生的低包装分数在出口区域有效地防止堵塞在一定类别的颗粒排放流。
2017-06-15 cond-mat.soft
The granular silo as a continuum plastic flow: the hour-glass vs the clepsydra
颗粒筒仓是颗粒物质触变特性的众多有趣例证之一：出口处形成快速流动，通过密集剪切流向上传播，而容器底部角落处的材料保持静止。对于足够大的出口，排放流是连续的;然而，与漏杯相比，漏杯的流速取决于容器中剩余流体的高度，颗粒筒仓的排放速率是恒定的。在2D Navier-Stokes求解器中实现塑性流变学（遵循mu（I）流变学或恒定摩擦），我们模拟了颗粒筒仓的连续对应物。这样做，我们在排放过程中获得恒定的流速，并恢复Beverloo结垢，与筒仓的初始填充高度无关。我们表明，降低摩擦系数的值导致过渡到一个不同的行为，类似于一个粘性流体，和填充高度成为活跃在放电过程中。压力场表明，足够大的摩擦系数值（$\simeq$ 0.3）允许在出口上方形成低压空腔，因此可以解释Beverloo缩放。总而言之，沙漏和漏壶泄流的区别似乎在于塑性屈服应力的存在与否。
2012-11-26 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Shape dependence of resistance force exerted on an obstacle placed in a gravity-driven granular silo flow
通过实验和数值模拟，研究了重力驱动的料仓慢速流动中障碍物所受的阻力。在二维颗粒筒仓中，在出口上方放置障碍物。通过调节出口宽度和障碍物的位置，可以控制出口流量。在颗粒排放过程中，测量流速和施加在障碍物上的阻力。利用所获得的数据，由排出流量与阻力-力减小率之间的关系定义了表征颗粒流中力平衡的无量纲数。无量纲数与流速无关。相反，我们发现了无量纲数的弱形状依赖性。这种趋势是颗粒筒仓流动阻力的一个独特特征。它表征了颗粒料仓流动中与障碍物相互作用的有效流动宽度。
2018-05-08 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Size Segregation of Granular Matter in Silo Discharges
我们对从孔中排空的准二维筒仓中颗粒物质的分离进行了实验研究。当使用多尺寸颗粒时，观察到尺寸分离，其中较大的颗粒位于最快流动区域的筒仓中心。我们使用成像来研究筒仓内的流动，并定量测量作为位置和时间的函数的双分散珠的浓度分布。表面的角度由颗粒的休止角给出，并且流动仅在该倾斜表面的顶部附近的几个层中发生。流动区域在筒仓中心附近变深，并被限制在以孔口为中心的抛物线区域内，该区域由运动学模型近似描述。实验证据表明，分离发生在表面上，而不是在筒仓内部的流动深处，那里也存在速度梯度。我们报告的时间发展的双分散颗粒的浓度作为一个功能的尺寸比，流速，和初始混合物的比例。所观察到的现象的定性方面可以解释的隔离的空隙填充模型。
1999-05-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Statistical properties of gravity-driven granular discharge flow under the influence of an obstacle
对重力作用下有障碍物影响的二维颗粒排放流进行了实验研究。在装有不锈钢颗粒的垂直Hele-Shaw电解槽底部开有一个宽度为$W$的水平出口，以启动放电流。在这个实验中，一个圆形的障碍物被放置在出口的前面。因此，出口和障碍物之间的距离$L$也是一个重要参数。在放电过程中，颗粒流的状态是由一个高速摄像机。体积排放流率也由称重传感器测量。对获得的高速图像数据进行分析，以澄清颗粒级颗粒流动力学。利用实测数据，我们发现出口上方的障碍物影响颗粒流场。具体而言，障碍物的存在导致较大的水平颗粒温度和较小的填充率。当$L$小于约6 $D_g$时，当$W \simeq 4 D_g$，其中$D_g$是颗粒直径时，这种趋势变得显著。
2016-11-12 cond-mat.soft
Scale dependence of segregation patterns in the filling of silos
针对实验室与工业现场筒仓填充时颗粒尺寸偏析模式相反的矛盾，通过系统实验明确模式由筒仓长细比和Stokes数控制，提出统一标度框架调和两类观测结果并阐明流体的作用。
2025-08-01 cond-mat.soft
Collisional regime during the discharge of a 2D silo
本文采用分子动力学模拟对二维筒仓出口附近的颗粒碰撞动力学进行了研究。大多数对这种颗粒系统的研究集中在介质的主体。在该区域中，接触是永久的或长期的，因此连续近似能够产生速度分布或质量流的结果。然而，靠近出口，介质的密度降低，并且接触是瞬时的。因此，碰撞性质的动力学变得显着，在这项工作中进行了专门的调查。更有趣的是，出口附近的区域是形成阻挡小孔流动的拱形的区域。据发现，从堵塞政权（在小孔径）的连续流政权的过渡是平滑的碰撞变量。此外，由速度分布反映的粒子动力学也不受影响。这一结果意味着，没有临界出口尺寸，分开两个制度，在文献中提出。相反，所获得的结果支持了另一种情况，即任何出口尺寸都可能发生堵塞。
2022-02-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Granular discharge rate for submerged hoppers
在水下测量了球形颗粒从直圆柱底部孔中的排放。我们发现，放电率取决于填充高度，在众所周知的情况下，干燥的非粘性颗粒。进一步令人惊讶的是，随着料斗变空并且颗粒压头降低，该速率增加至高达约25%。对于深填充，放电率是恒定的，我们测量的行为作为一个功能的颗粒和孔直径。卸料速率标度由孔面积和孤立颗粒的终端下降速度的乘积来设定。但有一个小孔截止约2.5颗粒直径，这是大于类似的截止在Beverloo方程干颗粒。
2014-10-28 cond-mat.soft
Velocity profile of granular flows inside silos and hoppers
我们测量了准二维筒仓内的颗粒物料的流量，因为它的排水和比较数据与一些现有的模型。筒仓内的颗粒在空间和时间上都以前所未有的分辨率进行成像和跟踪，以获得它们的速度和扩散特性。通过改变孔口宽度和料斗角度获得的数据使我们能够彻底测试这些几何形状内的重力驱动流模型。我们所测得的所有速度剖面都是光滑的，没有临界状态土壤力学预测的冲击状不连续性（“破裂区”）。另一方面，我们发现，简单的运动学模型准确地捕捉附近的孔的平均速度的轮廓，虽然它不能描述的快速过渡到塞流远离孔口。模型中唯一的自由参数--扩散长度$b$并不像通常假设的那样是常数，而是随着喷孔上方的高度和漏斗的角度而增加。我们讨论改进的模型，以说明的差异。从我们的数据中，我们还直接测量颗粒的扩散，并发现它显着低于预测的空隙模型，它提供了经典的微观推导的运动学模型在填料中的扩散空隙。然而，实验数据是一致的，最近提出的斑点模型，基于一个简单的合作扩散机制。最后，我们讨论了流量作为一个函数的孔口宽度和料斗角度。我们发现，流量与孔口尺寸的1.5次方成比例，与量纲分析一致。有趣的是，当漏斗角度增加时，流速增加。
2005-01-24 cond-mat.soft
Force networks and elasticity in granular silos
我们对类似于Janssen经典系统的二维颗粒筒仓内的力网络进行了实验观察。像Janssen这样的模型预测，由于垂直力被重定向到筒仓壁，在那里它们可以通过摩擦进行，筒仓内的压力随着深度而饱和。通过以不同方式平均实验获得的力网络的集合，我们比较了所观察到的行为与颗粒筒仓的各种预测。我们确定了我们系统中的平均行为与Janssen模型预测的平均行为之间的几个差异：我们发现，描述力网络如何将垂直力传递到墙壁的重定向参数随深度而变化。我们发现，材料制备过程中的变化会导致筒仓内的压力饱和或随着深度的增加而继续增加。最引人注目的是，我们观察到一个非线性响应的过载施加到顶部的材料在筒仓。对于较大的过载，我们观察到以前报道的“巨大过冲”效应，过载压力仅在初始增加后衰减[G。Ovarlez等人，E 67，060302（R）（2003）]。对于较小的过载，我们发现附加压力传播到很大的深度。这种效果取决于颗粒刚度，例如由制成颗粒的材料的杨氏模量E给出。重要的措施包括E，未筛选的静水压力，和施加的负载。这些实验表明，当载荷和颗粒重量相当时，颗粒弹性起到稳定力网络的作用，允许在平均行为中看到非线性网络效应。
2008-01-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Discharge of elongated grains from silo with rotating bottom
我们研究流动的细长颗粒（木钉的长度$L$ =20毫米，直径$d_c$ =6和8毫米的圆形横截面）从筒仓旋转底部和直径$D$的圆形孔。在小孔范围（$D/d<5$）内，堵塞物大多被旋转底座打破，并且流动是间歇性的，伴有雪崩和暂时堵塞。这里$d\equiv(\frac{3}{2}d_c^2L)^{1/3}$是有效粒径。与球形颗粒不同，对于杆，在间歇状态下，在较低的孔口尺寸下，流速$W$明显偏离幂律依赖性$W\propto (D-kd)^{2.5}$，其中仅在临时堵塞之间测量$W$。相反，在低于约$D/d<3$时，检测到指数依赖性$W\propto e^{κD}$。这里，$k$和$κ$是单位阶常数。更重要的是，旋转筒仓底部会导致流量大幅下降（超过50%），而流量在连续流状态下并不显著依赖于$ω$值。在间歇性方案中，$W(ω)$似乎遵循非单调趋势，尽管存在相当大的噪声。一个简单的图片，在从漏斗流到质量流的切换和对齐的钉由于旋转方面，提出了解释所观察到的球形和细长晶粒之间的差异。我们还观察到剪切诱导的取向排序的钉在底部，使他们的长轴平均取向在一个小的角度$\langleθ\rangle \approx 15^\circ$的底部的运动。
2021-06-25 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Intermittent flow and transient congestions of soft spheres passing narrow orifices
软，低摩擦颗粒在筒仓中显示出独特的功能，在其排放。出料速度和堵塞概率均取决于瞬时料仓填充高度，与填充硬颗粒的料仓形成鲜明对比。原因是节流孔处的压力依赖于填充高度。我们研究了软水凝胶球的筒仓排放的统计。流出被发现变得越来越波动，甚至间歇性与减小孔口尺寸，并与降低填充高度。在小于两个颗粒直径的孔中，流出可以完全停止，但与刚性颗粒形成的堵塞相反，这些堵塞物可以自发溶解。我们分析了这种非永久性收缩，并将其归因于容器中的缓慢重组过程，这是由材料的粘弹性引起的。
2020-07-15 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Granular discharge and clogging for tilted hoppers
对于两种不同尺寸的玻璃珠，我们测量球形玻璃珠通过孔的通量作为倾斜角和孔直径的系统函数。流量增加与孔直径在符合Beverloo关系的水平和垂直孔，但在后者的情况下，一个较大的小孔截止。对于大孔，通量随倾角的余弦线性减小，在休止角以下平滑地消失。对于小孔，它以较小的角度突然消失。零通量的条件进行了讨论的上下文中的{ \it堵塞相图}的流动状态与倾斜角和孔粒度比。
2009-05-26 cond-mat.soft
Pressure Waves During Granular Flows in Varying Gravity Environments
本研究通过LAMMPS分子动力学模拟30,000个软球体在垂直料仓中的二维重力流，探讨了不同重力、弹性模量和出口直径下产生的向上压力波，发现这些波为非线性激波且遵循与线性波预期不同的幂律。
2025-06-27 cond-mat.soft
Flow in an hourglass: particle friction and stiffness matter
本文对筒仓外颗粒流进行了实验研究和数值模拟。监测排放速率的时间演变以及容器底部的法向力（表观重量）。我们表明，颗粒刚度有很强的影响筒仓排放的定性特征。对于可变形颗粒的杨氏模量约为$Y_m\approx 40$千帕在筒仓的基础压力的顺序为4千帕降低摩擦系数导致一个逐渐变化的排放曲线：流量成为填充高度的依赖，它减少在放电过程中。对于杨氏模量约为$Y_m\approx 500$ MPa的硬颗粒，流速对摩擦系数值的敏感性要小得多。使用DEM数据结合粗粒化方法，使我们能够计算所有相关的宏观领域，即线性动量，密度和应力张量。在低摩擦极限下观察到的排放差异与压力场的强烈差异有关：而对于硬颗粒，Janssen筛选是有效的，导致筒仓壁附近的高垂直应力和孔口区域上方的小压力，对于可变形颗粒，孔口上方的压力较大，并在排放过程中逐渐减小。我们已经分析了在该区域的孔口（附近的位置的出口）的软颗粒的情况下，具有低摩擦系数的动量平衡，并提出了一个唯象的配方，预测的线性下降的流速随着填充高度的降低。
2021-04-16 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Granular mixtures discharging through a silo with eccentric orifice location
本文利用 DEM 模拟哑铃形颗粒与圆盘混合物通过侧壁孔及底部多孔口料仓的卸料，揭示颗粒配比、孔口间距对流场、流量和剪切应力的影响。
2020-11-25 cond-mat.soft
Flow of asymmetric elongated particles
本文结合X射线CT实验考察玉米粒和削尖销钉在剪切与料仓卸料中的取向，揭示非水平面旋转导致尖端更常朝上，并用能量观点解释及定量表征该不对称分布。
2023-12-08 cond-mat.soft
The stochastic flow rule: A multi-scale model for granular plasticity
尽管有许多尝试来模拟致密颗粒流，但仍然没有能够描述不同类型的流动的通用理论，例如筒仓中的重力驱动排水和库埃特单元中的壁驱动剪切流。在这里，我们总结了我们最近提出的随机流规则（SFR），这是能够很好地描述这些情况下，与实验一致，我们专注于测试的理论更详细的暴力模拟与离散元方法（DEM）。SFR是一个通用的速率无关的塑性流动的本构关系，基于流化扩散点。在准二维粒状材料的情况下，我们假设从莫尔-库仑塑性极限状态的应力和假定点进行有偏随机行走沿滑移线，驱动局部应力不平衡。我们比较分析预测的SFR对DEM模拟筒仓和Couette细胞，在后者的情况下进行了几个参数的研究，并找到了很好的协议。
2006-11-15 cond-mat.soft
Shocks in sand flowing in a silo
本文研究了准二维筒仓底部孔板中颗粒状物质泄流时表面激波的形成。在高流速下，观察到表面强烈偏离平滑的线性倾斜轮廓，让位于倾斜底部附近表面高度的急剧不连续性，这是阻塞流的典型响应，例如在牛顿流体如水的水力跃变中遇到的。我们目前的实验结果，描述了这种跳跃的存在条件，描述了它的结构，并给出了它的发生解释。
2001-10-20 cond-mat.soft
Capturing the dynamics of a two orifice silo with the μ(I) model and extensions
具有两个开口的筒仓中的颗粒材料可以显示“流速下降”，其中流速和孔口分离之间出现非单调关系。本文研究了双开口筒仓的连续介质模型。我们发现，$μ(I)$流变学可以捕获流量下降，如果使用物理相关的摩擦参数。我们还通过考虑壁摩擦、膨胀和非局部效应来扩展该模型。我们发现，占壁摩擦使用Hele-Shaw模型更好地复制实验数据中看到的流量下降的定性特征，而粘性和非局部效应对质量流率下降的定性特征的影响很小。然而，我们发现，所有这三个因素对质量流率有显着的影响，表明一个连续模型，准确预测流量将需要考虑这些影响。
2023-02-24 cond-mat.soft
Structural Order Drives Diffusion in a Granular Packing
Université de Lorraine（洛林大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；Université de Liège（列日大学）
研究结构有序性如何影响二维储料仓中双组分颗粒材料的流动，发现晶化显著增强扩散长度，揭示了局部结构组织与宏观流动行为的关系。
2025-07-01 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Effect of interstitial fluid on the fraction of flow microstates that precede clogging in granular hoppers
我们报告的性质，重力驱动的排放玻璃珠通过一个洞，是足够小的料斗容易堵塞的流动事件。特别是，我们测量的平均值和标准偏差的分布作为一个函数的孔和晶粒尺寸的放电质量。我们在空气中这样做，这是常见的，但也与系统完全淹没在水下。这抑制了颗粒动力学，并且可以预期会显著影响流动事件的分布，这在先前的工作中被描述为类似雪崩。虽然流量较慢，事件持续时间较长，我们发现，平均放电质量只是略有减少淹没颗粒。此外，我们发现，分布的形状仍然是指数，这意味着堵塞仍然是一个泊松过程，即使是浸没的颗粒。托马斯和榴莲[物理。114，178001（2015]），这允许根据在形成稳定堵塞之前（即有效地导致形成稳定堵塞）的流动微观状态的分数来解释平均排放质量。由于这一部分几乎没有改变水，我们得出结论，关键的微观变量是粮食的位置，粮食动量只发挥次要作用，在不稳定的弱初拱。这些见解应有助于正在进行的努力，以了解颗粒料斗堵塞的敏感性。
2017-02-24 cond-mat.soft
Effect of an electric field on an intermittent granular flow
在平底筒仓中观察到玻璃珠的颗粒重力驱动流动。一个直流高电场已被施加垂直的筒仓调谐的凝聚力。测量了出口质量流量。一个图像减法技术已被应用到可视化的流动几何形状和时空分析的流动动力学已被执行。出口质量流量与电压无关，但观察到从漏斗流到鼠洞流的转变。这种过渡是概率性的，并且在漏斗和鼠洞情况之间存在中间情况。在给定的电压下，可以发生两种流动动力学：连续流动或间歇流动。电场增加了观察到间歇流的概率。
2010-04-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Heterarchical Granular Dynamics
本研究提出一种异层级颗粒动力学模型，通过空间与微结构内部坐标以异层级方式建模重力下空隙的随机动力学，可描述颗粒介质的稳定/流动状态及颗粒尺寸的影响，经柱体坍塌和料筒卸料模拟验证有效。
2025-01-14 cond-mat.soft
Compaction of Granular Columns under Thermal Cycling
本研究通过实验揭示热循环下颗粒柱的压实由容器与颗粒的差异热膨胀驱动剪切所致，并用三种模型量化其缓慢弛豫与老化动力学，为地质和工程应用提供机制见解。
2025-01-23 cond-mat.soft
Shear-driven mixing of segregated granular materials
University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）；Universidad Adolfo Ibañez（阿道夫·伊巴涅斯大学）
研究剪切力对初始分离颗粒材料混合和分离的影响，建立量化混合动态的标度框架，揭示颗粒流物理机制，为自然和工业应用提供改进预测和设计的基础。
2026-07-10 cond-mat.soft
Steady granular discharge across aperture shapes
University of California, Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校）；University of Maryland, College Park（马里兰大学帕克分校）
本研究通过实验和离散元模拟，验证了圆形孔径稳态通量框架在三角形、矩形及透镜形孔径中的适用性，发现水力直径是控制排放的关键长度，并揭示了边界层膨胀机制。
2026-10-05 cond-mat.soft physics.flu-dyn
The sands of time run faster near the end
浸没式颗粒料斗在排空时会出现意外的排放速率激增[Wilson等人，2015]。用更灵敏的仪器，我们发现这种喘振取决于漏斗直径，也发生在空气中-虽然影响较小，以前没有注意到。我们还发现，浪涌可以关闭通过固定的流体流过颗粒填料的速率。由于没有流量控制，在填料顶部注入的染料被吸入颗粒中，其速率随着料斗清空而增加。因此，我们得出结论，喘振是由流体通过填料的自生泵送引起的。我们成功地模拟了这种效果，通过一个驱动压力设置的膨胀颗粒，因为他们退出。这突出了一个令人惊讶的和未被认识到的作用，即间隙液在设置排放速率，并可能也在控制堵塞的形成，颗粒料斗无论是在空气中或水下。
2016-05-12 cond-mat.soft
Gravity-driven flux of particles through apertures
University of California, Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校）；University of Maryland, College Park（马里兰大学帕克分校）
本研究通过实验和模拟揭示了颗粒通过孔口的重力驱动流机制，提出无量纲流量比和特征长度尺度，解释了颗粒排放的普遍性。
2025-11-18 cond-mat.soft
Particle flow rate in silos under rotational shear
最近，To et al.~实验研究了圆筒形筒仓中的颗粒流，筒仓底壁相对于侧壁\cite{Kiwing2019}水平旋转。在这里，我们数值重现他们的实验结果，特别是，作为旋转频率的函数的质量流率$Q$的特殊行为$f$。也就是说，我们发现，对于小的出口直径$D$的流量增加与$f$，而对于较大的$D$的非单调行为得到证实。此外，使用粗粒化技术，我们计算的宏观密度，动量和应力张量场。这些结果最终表明，放电过程中的变化直接关系到从漏斗流到质量流的流动模式的变化。此外，通过将小孔处的质量流（线动量场）分解为宏观速度场和密度场两个主要因素，我们得到了线动量的非单调行为是由密度变化引起的，而不是由宏观速度的变化引起的.此外，通过分析动应力的空间分布，发现对于小孔，增大旋转剪切力可以提高平均动压$\langle p^k \rangle$，提高系统的流动性。这降低了拱的稳定性，因此，体积流量单调增加。然而，对于大的孔口，我们检测到$\langle p^k \rangle$非单调地变化，这可以解释当改变旋转剪切时$Q$的非单调行为。
2021-04-29 cond-mat.soft physics.flu-dyn
A Trap Model for Clogging and Unclogging in Granular Hopper Flows
通过狭窄出口的颗粒流可能会被堵塞出口的拱形或拱顶的形成所中断。这些木屐可能会被震动破坏。一个仍然难以捉摸的特征是在恒定振动下测量的堵塞物寿命$τ$的宽分布$p(τ)$。在这里，我们提出了一个简单的模型拱断裂，其中的振动形式上等价于热波动的朗之万方程;拱的破裂对应于从能量陷阱的逃逸。我们推断的陷阱深度的分布从实验中，并使用此分布，我们表明，该模型捕获经验观察到的重尾$p(τ)$。这些重尾在大的$τ$处变平，这与弱振动下的实验观察一致，但这种变平被发现是系统性的，因此质疑温和振动永远恢复有限流出的能力。该陷阱模型还复制了最近关于重力增加对静态筒仓中堵塞物形成统计数据影响的结果。因此，所提出的框架指出了一个共同的物理基础的堵塞和疏通的过程，尽管他们不同的统计数据。
2018-02-14 cond-mat.soft
Analysis of the flow of granular materials through a screw conveyor
螺旋输送机在工业上广泛用于颗粒材料的散装运输。一些研究试图通过实验和粒子动力学模拟将排出速率与螺杆的旋转速度相关联。然而，一个详细的机械模型，将有助于螺旋输送机的优化设计还没有尝试。在这项研究中，我们首先构建了一个简单的模型，假设整个颗粒介质作为一个刚体沿着螺杆和机筒的表面滑动。通过强制执行的平衡线和角动量一个适当选择的连续体元素，我们表明，在一定的限制条件下，可以得到一个给定的角速度和螺旋几何的放电率。此外，我们表明，可以通过设置的螺距与桶直径的比率，以一个特定的值最大化的放电。然后，我们使用离散元方法，它揭示了一个显着的一部分材料表现出固体运动，在协议的简单模型内的输送机的详细流量。我们评估放松模型中采用的限制条件的效果，从而确定在壁的摩擦和流动的运动学之间的连接。最后，在重力的存在下，平均轴向速度与螺距与桶直径比的变化趋势进行了比较，从我们的模型和模拟在没有重力。我们观察到，这两种趋势是定性相同的，表明平均轴向速度对输送机的几何形状的依赖性不会被重力的引入所改变。
2021-11-26 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Pressure independence of granular flow through an aperture
我们的实验表明，颗粒材料通过孔的流速是由施加到颗粒的出口速度，而不是由在基地的压力控制，相反，通常是假设在以前的作品。这一结果是通过研究单一尺寸圆盘的密相填料通过孔口的排放过程而实现的。流动由传送带驱动。这种二维水平设置允许分离压力和速度，因此，独立地控制盘逃离水平筒仓的速度和孔附近的压力。发现流速与带速度成正比，与容器中的盘的量无关，因此与出口区域中的压力无关。此外，这种特定的实验配置使得可以从卸载后搁置在传送带上的盘的单个图像获得关于系统动态的信息。
2010-05-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.flu-dyn
Kinetics of coagulation phenomena from a granular matter perspective
Instituto de Ciencias de la Ingeniería, Universidad de O’Higgins（奥希金斯大学工程科学研究所）；Departamento de Física, Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas, Universidad de Chile（智利大学物理科学与数学学院物理学系）
本文从颗粒物理角度审视凝聚过程，指出耗散相互作用、空间异质性和接触网络力传递导致平均场假设失效，并提出多尺度视角统一非平衡颗粒系统中的凝聚。
2026-06-16 cond-mat.soft physics.flu-dyn
The Spot Model for random-packing dynamics
玻璃和颗粒状物质等非晶材料的扩散和流动，已经不能用类似于晶体缺陷理论的简单微观描述来描述。早期的模型是基于气体一样的非弹性碰撞或晶体一样的空位扩散，但在这里，我们提出了一个合作机制，密集的随机包装动力学的基础上扩散“点”的间隙自由体积。用点模型进行模拟可以有效地生成真实的流动填料，而且该模型足够简单，便于进行数学分析。从非局部随机微分方程出发，我们推导出示踪剂扩散的连续方程，给出自由体积（斑点）的动态。在整个文件中，我们应用该模型在筒仓颗粒排水，我们也简要地讨论了玻璃松弛。最后，我们讨论了基于点的多尺度建模和模拟的非晶材料的前景。
2005-01-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
