Stratification, segregation and mixing of granular materials in quasi-2D bounded heaps
在工业和农业中，颗粒混合物在堆形成过程中的分离和混合具有重要的后果。本研究调查了准二维筒仓填充过程中双分散颗粒混合物的三种不同最终颗粒配置--分层、分离和混合。与以往的研究相比，我们考虑了更多的控制参数和相对更宽的控制参数范围，包括颗粒尺寸比、流量、系统尺寸和堆升速度。分层和非分层状态之间的边界主要由二维流量控制，过渡的临界流量弱地依赖于颗粒尺寸比和流动层长度。与此相反，从隔离到混合状态的过渡是由堆的上升速度，以前没有考虑的控制参数控制。转变的临界上升速度强烈地依赖于颗粒尺寸比。
2012-09-25 cond-mat.soft
Wall effects on granular heap stability
我们调查的侧壁上的运动的角度和静止的颗粒堆的角度的影响。我们的实验结果珠浸入水中是类似于以前在空气中获得的结果和最近的数值模拟。所有这些结果，表现出增加的桩角的间隙宽度减小，解释了一个模型的基础上通过粒状介质的应力重定向。根据珠粒直径观察到两种状态。对于大珠粒，壁效应的范围对应于恒定数量的珠粒，而对于小珠粒，当它们通过范德华力聚集时，壁效应的范围对应于恒定的特征长度。
2002-12-10 cond-mat.soft
Modeling Stratified Segregation in Periodically Driven Granular Heap Flow
我们提出了一个连续的方法来模拟分离的大小双分散颗粒材料在非定常有界堆流作为一个原型，在其他时变流建模偏析。在实验中，一个周期性调制的进料速率产生分层偏析一样，发生由于间歇性雪崩，除了更大的层均匀性和更高的平均进料速率。使用对流-扩散-隔离方程和表征进料速率变化后沉积和侵蚀的瞬态变化，我们模拟不同进料速率和周期的分层。堆流中的进料速率调节可以产生良好的分离层，其有效地混合垂直于自由表面的沉积材料，其长度大于组合层厚度。这减轻了强烈的流向偏析，否则会发生在较大的粒度比和等效的稳定进料速率，并可以显着减少料斗排放过程中的浓度变化。耦合偏析，沉积和侵蚀是具有挑战性的，但有许多潜在的应用。
2022-07-30 cond-mat.soft
Brownian granular flows down heaps
我们研究了一堆微米大小的二氧化硅颗粒在充满水的微流控鼓的雪崩动力学。与经典颗粒材料的预期相反，雪崩不会在有限的休止角处停止。在桩的角度松弛至角度$θ\_c$的第一快速阶段之后，观察到桩缓慢流动直到自由表面达到水平的蠕变状态。这种弛豫在时间上是对数的，并且强烈地依赖于颗粒的重量和热搅动（重力Péclet数）之间的比率。我们提出了一个简单的一维模型的基础上克雷默的逃逸率来描述这些布朗颗粒雪崩，再现的主要意见。
2019-11-15 cond-mat.soft
Power Spectra of Velocity Fluctuations in Granular Heap Flow
该研究利用散斑可见光谱学测量三维颗粒堆流的速度涨落谱，揭示表层与蠕变层分别对应开放和封闭边界SOC模型，并解释流动局部化机制。
2025-03-16 cond-mat.soft
Packing Fractions and Maximum Angles of Stability of Granular Materials
在二维转鼓实验中，我们发现颗粒堆的堆积率对其稳定性有两个独立的影响。对于一个固定的晶粒形状，稳定性增加的包装分数。然而，在确定不同颗粒形状的相对稳定性时，具有最低平均堆积分数的颗粒倾向于形成最稳定的堆积。我们还表明，只有配置接近表面的桩的数字显着。
2004-12-23 cond-mat.soft
Transient response in granular quasi-2D bounded heap flow
本文研究了准二维有界堆中非粘性颗粒材料在突然改变进给量的情况下，在稳态流动之间的转变。在实验和模拟中，过渡的主要特征是流动颗粒的楔形，其在上升的自由表面上以与时间的平方根成反比的楔形前沿速度向下游传播。一个额外的更长的持续时间的瞬态过程继续后，楔形前锋到达下游壁。整个过渡是很好地模拟作为一个移动边界问题，从当地的质量平衡和当地的通量和表面斜率之间的关系的扩散方程。
2017-08-24 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Jamming and growth of dynamical heterogeneities versus depth for granular heap flow
我们报告的颗粒动力学与深度的稳态重力驱动的流动沿两个平行的侧壁之间形成的堆的晶粒。在表面附近，流动是稳定和快速的，而在下面很远的地方没有任何流动;因此，在深度是用于设置与过渡的距离的有效控制参数的情况下，发生堵塞过渡。如前所述，沿侧壁的时间平均速度剖面随深度呈近似指数衰减。使用散斑光谱（SVS），我们发现，速度波动增长相对于平均接近干扰。引入一个基于图像的序参量和方差在其时间衰减在给定的深度，我们还表征了空间异质性的动态，并发现它增加的方法干扰。特别是，重要的时间和长度尺度的动力学异质性被发现几乎指数增长作为深度的函数。这些动态变化发生时结构没有明显的变化，并与其他地方的实验和模拟发现的行为进行比较，以测试干扰概念的普遍性。特别是，我们发现的规模的不均匀性的惯性数上升到-1/3的权力，在最近的两个模拟协议。
2010-01-21 cond-mat.soft
Uphill solitary waves in granular flows
我们在实验上观察到一种新的颗粒表面流动现象。堆是通过在两个垂直玻璃板之间注入沙子来建造的，两个垂直玻璃板之间的距离远大于平均粒度，具有开放的边界。当堆到达开放边界时，在流动层上出现“类似孤子”的波动，并“上山”（即，逆着流动的方向）。我们解释了这种现象的上下文中的走走停停的交通模型，并表明，孤立子的行为是允许在圣维南描述的颗粒流。
2006-01-31 cond-mat.soft
Intermittent Granular Flow and Clogging with Internal Avalanches
本文用二维数值方法研究了间歇性颗粒流通过颗粒仓孔口的动力学过程，以及由于堵塞出口的拱的形成而引起的相关堵塞。我们的数值结果表明，对于小孔尺寸，系统自组织到一个稳定的状态和分布的颗粒位移衰减的幂律。另一方面，对于大孔，流出分布也观察到遵循幂律分布。
1999-09-12 cond-mat.soft
Laboratory experiment and discrete-element-method simulation of granular-heap flows under vertical vibration
采用室内试验和数值模拟相结合的方法，研究了竖向振动桩上颗粒流的动力学特性。如已经揭示的，在实验中通过高速激光轮廓仪测量的在强振动下的完全流化的颗粒堆的深度平均速度可以由我们先前的论文（Tsuji等人，Phys.Rev.Lett. 120，128001（2018））。本文提出了一个相似的输运模型，可以应用于实验中表面流速与坡度的关系。这些事实也再现了基于离散元方法的颗粒尺度数值模拟。此外，利用这些数值结果，流化堆内的速度分布进行了测量。其结果是，我们表明，从表面的桩，这意味着一个明确的流化区域，也被称为剪切能带结构，是本地化的深度的流速呈指数下降。然而，其厚度与桩的局部高度成比例地增长，即，剪切带不是由具有恒定厚度的流化层组成。从这些功能，我们最后证明，这个指数下降的速度剖面的积分是一致的深度平均速度预测的非线性扩散输运模型。
2019-05-29 cond-mat.soft
Segregation and Stability of Binary Granular Mixtures
我们测量的稳定性的二维颗粒混合物在一个旋转的鼓和相关的颗粒配置的稳定性。对于我们的系统，较小但较光滑的颗粒聚集在鼓的中心附近，而较大，较粗糙的颗粒则留在外缘附近。尺寸偏析的一个后果是较小的晶粒严重影响堆的稳定性。我们发现，稳定的最大角度是一个非线性函数的组合物，变化特别迅速时，小颗粒首次加入到一个均匀的大颗粒堆。我们的结论是，在堆的中心部分的晶粒配置起着突出的作用，在稳定性。
2007-06-06 cond-mat.soft
Influence of fine particles on the stability of a humid granular pile
本文通过转鼓试验研究了少量细颗粒对颗粒堆稳定性的影响。细颗粒显示出具有强烈的和矛盾的影响。对于较低的细颗粒含量，堆积物因雪崩而不稳定，并且细颗粒倾向于使堆积物变小。相比之下，对于高细颗粒含量，它们增加了堆的内聚力，这通过在鼓壁处的粘滑而不稳定。我们解释和模型的流化在雪崩制度，我们表明是独立的湿度，颗粒润滑的考虑，而粘滑行为，高度依赖于湿度，是理解的固体摩擦模型。
2014-12-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.geo-ph
Slope of Dry Granular Materials Surface is Generally Curved
好像它已经成为共识，颗粒堆的斜坡是直的，并从这一点，休止角被定义。然而，仔细观察表明，斜坡并不是真正的直，相反，它们通常具有凸形，尽管凸度很小。在沙丘表面也观察到类似的曲率。我们推导出方程与实验一起对10种类型的粒状材料表明，在一般情况下，颗粒堆的斜坡是凸的，而直坡是一个临界状态，很少发生。休止角允许在临界值附近的窄范围内变化。如果休止角略大于（小于）临界值，则斜率为凸（凹）。该模型还回答了为什么表面的颗粒堆，包括沙丘，往往是凸的，而不是凹或直，并主张同时估计的摩擦系数的粮食和类型的包装在堆中。这些结果可能会开启对颗粒物质特性以及几个沙漠中的沙输运和地质记录的新认识。
2021-10-03 cond-mat.soft physics.class-ph
Avalanche statistics and time-resolved grain dynamics for a driven heap
我们探测的动态间歇性雪崩所造成的稳定除了粮食准二维堆。为了表征随时间变化的平均雪崩流速度v（t），我们对顶部自由表面进行成像。为了表征颗粒波动速度dv（t），我们使用散斑可见度光谱。在雪崩期间，我们发现波动速度大约是平均流速的十分之一，并且这些速度在事件开始时最大。我们还发现，事件持续时间的分布是峰值，事件的大小与前一个事件结束后的时间间隔相关。在高速率的谷物添加下，连续的雪崩合并成平稳的连续流，平均速度和波动速度之间的关系变为dv Sqrt[v]。
2007-08-08 cond-mat.soft
Intermittent and continuos flows in granular piles: effects of controlling the feeding height
使用一个专门设计的实验装置，我们已经研究了所谓的连续间歇流动的过渡限制在一个Hele-Shaw细胞中的砂桩的沉积高度可以控制。通过系统的测量，改变高度和输入流量，我们已经建立，第一次，如何桩的大小在过渡发生取决于两个参数的研究。所获得的结果可以解释，至少半定量地，在文献中通常报道的观察，在实验中进行的沉积高度不受控制。
2017-06-28 cond-mat.soft
A biaxial apparatus for the study of heterogeneous and intermittent strains in granular materials
我们提出了一个专门设计的实验装置来研究颗粒材料的破坏前兆。将粒状材料样品置于乳胶膜和玻璃板之间。通过对样品施加真空来施加有效围压。在垂直方向上施加位移控制压缩，而试样在平面应变下变形。扩散波光谱可视化设置可以测量玻璃板附近的变形。在描述了这个实验装置的不同部分后，我们提出了一个演示实验，在加载过程中测量非常小的（顺序$10^{-5}$）异质应变。
2013-12-17 cond-mat.soft
Betweenness centrality illuminates intermittent frictional dynamics
致密的颗粒系统受到一个强加的剪切应力进行粘滑动力学与系统的模式膨胀压实。在每个粘附阶段，随着摩擦强度的增加，颗粒系统膨胀以适应剪切应变，形成更强的力网络。在每个滑移事件期间，当储存的能量被释放时，颗粒经历大的重排并且颗粒网络可以显著改变。在这里，我们使用的3D，剪切摩擦填料的数值模拟表明，平均介数中心-一个属性的网络粒子间的连接-遵循一致的模式在粘滑动力学，在每个滑动事件显示尖锐的尖峰。我们确定这种行为的来源所产生的颗粒网络在膨胀-压缩周期的连接和接触安排，并发现，较低的潜在的颗粒之间的连接导致系统中的平均介数中心性的增加。此外，我们发现，在高约束，一些粒子失去接触过程中的滑动事件，导致一个较小的变化，颗粒的连通性和介数中心。
2021-02-03 cond-mat.soft
Surface Granular flows: Two Related Examples
颗粒表面流动在工业实践和自然系统中是常见的，然而，目前对这种流动的理论描述是不完整的。两个原型系统涉及表面流进行了比较：堆形成倾倒在一个点和旋转圆筒。连续模型分析这些流动的评论，准二维系统的实验结果。在这两个系统中的实验结果很好地描述了连续模型。
2004-06-24 cond-mat.soft
Intermittent dry granular flow in a vertical pipe
本文对玻璃珠在小直径垂直玻璃管中的间歇性致密流动进行了实验研究，将颗粒分数、压力、空气和颗粒流速的测量与流动的时空分析相结合。在流动开始时，观察到一个解压缩前传播从底部到顶部的管的速度远大于晶粒。阻塞前沿也向上传播，并以更高的速度传播。解压缩引起了一个下降的压力波，当它向上传播到管的顶部时，压力波被强烈放大。在该区域中检测到3000 Pa或更大的压力变化，而颗粒分数变化为0.02的量级。流动期间的颗粒速度在管顶部也强烈增加，而相应的总时间分数则减少。一个1D的数值模型的基础上的一个简单的关系的有效加速的晶粒和颗粒分数的变化再现的放大效应，并提供预测其依赖于渗透性的包装。
2005-08-12 cond-mat.soft
Measuring segregation characteristics of industrially relevant granular mixtures: Part I -- A continuum model approach
我们提出了一种方法来估计的偏析参数，$S,$的颗粒流的连续输运模型中的一个关键输入。通过最小化测量浓度曲线和模型预测浓度曲线之间的差异来确定$S$。为了验证该方法的有效性，我们采用离散元方法模拟了准二维有界堆流中的尺寸双分散混合物，结果表明，由浓度分布计算的$S$与直接测量值一致.该方法的精度主要取决于在填充过程中的速度分布，但只有微弱的扩散系数。当速度剖面名义上是展向不变的时，估计的和测量的$S$之间的误差为$10\%$。这种方法的目的是为实际应用（第二部分中所述），所以我们限制表征的速度分布，这可以很容易地通过实验确定，并探讨浓度分布的灵敏度变化的堆的侧壁之间的间隙。
2020-07-10 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
Surface Granular flows: Two Related Examples
Indian Institute of Technology - Bombay（印度理工学院孟买分校）；Northwestern University（西北大学）
本文针对理论描述尚不完整的表面颗粒流，对比了定点倾倒堆积体与旋转圆柱两类原型系统，综述相关连续介质模型并给出准二维系统实验结果，发现两类系统实验结果均能被该模型较好描述。
2026-10-14 cond-mat.soft
Grains unchained: local fluidization of a granular packing by focused ultrasound
我们报告的实验结果提交给高强度聚焦超声的颗粒填料的动力学。声辐射压力示出远程诱导局部重排内桩以及在最初堵塞的系统中的焦点周围的全局运动。我们表明，这种流化过程是间歇性的一系列的声压和滞后时，压力是循环的。这种一阶样的无干扰过渡再现在数值模拟中，其中的声压场是由本地化的外力建模。对模拟填料的进一步分析表明，在间歇状态下，不堵塞与任何明显的先前结构特征无关。提出了一个简单的基于有效温度的两态模型来解释这些发现。
2016-01-13 cond-mat.soft
Journey of an intruder through the fluidisation and jamming transitions of a dense granular media
我们实验研究的运动的入侵者拖到一个无定形单层的水平振动的颗粒在高包装分数。该运动表现出两个转变。第一个转变将相对低的填充率和大的拖曳力下的连续运动状态与高填充率和低拖曳力下的间歇运动状态分开。与这些不同的运动，我们观察到从线性流变学的一个更硬的响应的过渡。因此，我们把这第一个过渡称为“流化”。第二个过渡观察到的间歇性制度内，当入侵者的运动是由间歇性的突发分开长时间的等待时间。我们观察到一个峰值的相对波动的入侵者的位移和一个临界缩放的突发幅度分布。这种转变发生在以前的研究中表征的堵塞点，并定义为静压（即在没有振动的情况下测量的压力）消失的点。调查周围的晶粒的运动，我们表明，以下的fludenation过渡，有一个永久的自由体积后面的入侵者。这种转变的标志是由周围的入侵者，从流动制度中的紧凑的聚集体，以远程分支的形状在间歇性制度的演变重组模式的演变，这表明应力波动的作用越来越大。值得注意的是，这些重组模式的动能的分布也表现出一个关键的缩放在堵塞过渡。
2009-09-25 cond-mat.soft
Segregation models for density-bidisperse granular flows
单个组分平衡方程常被用来推导稠密颗粒混合物流动中的特定种分凝速度的表达式。我们提出了一个半经验表达式的密度双分散颗粒流的物种间动量交换作为从动力学理论的思想的延伸，并将其与以前的粘性阻力的方法，类似于颗粒在流体中沉降。所提出的模型扩大了范围的颗粒动力学理论从短期二元碰撞的多个持久的接触特性的密集剪切流，并纳入颗粒摩擦，浓度比，和当地的流动条件的影响。分离速度来自动量平衡方程，使用两种种间阻力模型匹配的向下和向上的分离速度的重和轻的颗粒从DEM模拟通过流动层的深度为不同的密度比和成分浓度在约束剪切流。预测的动力学理论启发的方法进行比较，另外从自由表面堆流模拟的结果，并再次观察到密切的匹配。
2020-11-18 cond-mat.soft
Ageing of a granular pile induced by thermal cycling
在这里，我们表明，温度的变化，即使是几度的幅度，诱导老化的颗粒堆。特别是，我们报告的粒度堆提交给热循环的物理性质的测量。也就是说，我们专注于的热线性膨胀系数的演变和堆的热导率与循环次数。目前的贡献很好地补充了最近的一篇文章，我们在其他地方发表[物理。\textbf{101}，148303（2008）]，并介绍了一种不同的和有前途的方法来对颗粒堆施加温度循环。
2009-06-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Temporally heterogeneous dynamics in granular flows
颗粒模拟被用来探测颗粒尺度动力学在短期，中期和长期的重力驱动，密集的颗粒流沿斜面的时间尺度。在接近静止角时，运动停止，动力学在中间时间变得间歇性，粒子运动之间具有很强的时间相关性-时间异质动力学。这种不稳定性的特征是通过大规模的结构事件，从而接触网络周期性地跨越系统。与这些过程相关联的特征时间尺度随着接近停止状态而增加。这些功能进行了讨论的上下文中的动态过冷液体附近的玻璃化转变。
2005-01-26 cond-mat.soft
Creep motion of a granular pile induced by thermal cycling
我们报告了一个时间分辨的动态研究与缓慢压实的颗粒列提交热循环。柱高表现出复杂的行为：对于大幅度的温度循环，颗粒柱连续沉降，在每个循环中经历小的沉降;相比之下，对于足够小的幅度，柱表现出不连续和间歇性的活动：连续的塌陷被持续时间呈指数分布的静止期分开。然后，我们讨论了潜在的机制，这将占在有限振幅的压实和过渡。
2008-09-18 cond-mat.soft
Athermal granular creep in a quenched sandpile
实验研究了颗粒堆体流动中的蠕变、流动及转变，发现表面流动与体相蠕变在临界惯性数附近转变，且淬火后沙堆仍持续蠕变，为非热颗粒蠕变及土壤变形研究提供新视角。
2024-02-15 cond-mat.soft physics.geo-ph
Increasing granular flow rate with obstructions
我们描述了一个简单的实验，涉及球体滚下一个斜面的瓶颈，并通过一个差距。实验结果表明，在瓶颈附近的最佳位置设置障碍物可以提高流量。我们使用实验来开发一个使用PhysX物理引擎的计算机模拟。模拟证实了实验结果，我们提出了几个必要的考虑，以获得一个模型，符合实验。我们表明，该模型表现出堵塞，间歇性和连续流，它可以被用来作为一种工具，在颗粒流的进一步调查。
2017-03-21 cond-mat.soft
Intruder mobility in a vibrated granular packing
我们实验研究了一个密集的入侵者在重力作用下下沉的动力学振动的二维颗粒填料。周围的流动模式的特点和下降的轨迹被解释在一个effectivive摩擦系数有关的入侵者的平均下降速度（流动规则）。在较高的围压，即接近堵塞，过渡到间歇性动态的证据，并显示异常的“开-关”封锁统计。对不同侵入物尺寸的流动规则的系统分析，无论是在流动状态下还是在流动和阻塞状态下的平均值，都强烈表明振动填料流变学存在非局部性质。
2011-06-24 cond-mat.soft
Unjamming a granular hopper by vibration
本文介绍了一个由压电装置连续振动的漏斗的出流实验研究。对于远低于非振动料斗所观察到的通常堵塞极限的孔，可以实现谷物的流出。颗粒流持续到一个颗粒直径的物理极限，即有限振幅所达到的极限。对于较小的孔口，我们观察到一个间歇性的制度，其特征在于流动和堵塞的交替周期。在连续和间歇状态下，振动都不会显著改变流速。对流动状态统计特征的分析表明，流动时间随振幅的增大而显著增大。然而，在低振幅和小孔尺寸下，堵塞时间分布显示出异常统计。
2009-07-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Designing minimally-segregating granular mixtures for gravity-driven surface flows
在仅在尺寸或密度上变化的致密流动的双分散颗粒混合物中，较小的颗粒下沉（由渗滤驱动）并且较轻的颗粒上升（由浮力驱动）。但是当颗粒种类在尺寸和密度上彼此不同时，渗流和浮力可以彼此增强（大/轻和小/重）或相反（大/重和小/轻）。在后一种情况下，可以存在局部平衡条件，其中两种分离机制平衡并且颗粒保持混合：这允许通过指定粒度比、密度比和混合物浓度来设计最小分离混合物。使用实验验证的DEM模拟，我们表明，该方法指定的混合物保持相对良好的混合在薄的快速表面流动特性的堆和不倒翁在工业中常用的。此外，在完全分离状态下制备的最小分离颗粒混合物在搅拌器中随时间混合，并最终达到几乎均匀的物质浓度的状态。
2022-08-25 cond-mat.soft
Numerical simulation of 2D steady granular flows in rotating drum: On surface flows rheology
采用{ \em Non Smooth Contact Dynamics}模拟方法研究了旋转滚筒中无粘性圆柱体二维稳态表面流的流变特性。在表面流动层长度的中点处测量了体积分数、平移速度和角速度、均方根速度、应变率和应力张量的分布，其中流动通常被认为是稳定和均匀的。对这些数据及其相互关系的分析表明，局部惯性数--定义为局部惯性力和局部约束力之间的比值--是描述从填料的准静态部分过渡到堆表面流动部分的相关无量纲参数。的应力张量的分量的变化，以及作为惯性数的函数的均方根速度的分析内的准静态和流动相。他们的影响进行了讨论。
2005-06-30 cond-mat.soft
Jamming transition of a granular pile below the angle of repose
我们实验研究的放松对机械平衡的颗粒堆，刚刚经历了雪崩，并讨论它在更一般的背景下的颗粒堵塞过渡。两个共存的动力学观察在表层：一个短时间的指数衰减组成的快速和独立的移动的颗粒和间歇性的爆发组成的空间相关的移动持续较长的时间。两种动力学的竞争导致长寿命的间歇性瞬变，其总持续时间可以延迟超过一千秒。我们测量两个时间的弛豫函数，并通过一个简单的统计模型，它与一个更常见的两个时间的相关函数，表现出很强的相似性与自动关联函数中发现的老化系统。局部扰动实验也使我们能够测试桩表面层的感受性。
2003-05-30 cond-mat.dis-nn 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
Intermittent gravity-driven flow of grains through narrow pipes
通过管道的谷物流经常出现在各种环境中，例如制药、化学、石油、采矿和食品工业。在尺寸受限的引力流中，可能出现由交替的高致密区和低致密区组成的密度波。本研究以实验方式探讨细颗粒重力流在垂直及微倾斜管道中密度波的动态。实验装置由一个透明的玻璃管组成，不同的玻璃球群体在重力的驱动下流过该玻璃管。我们的实验是在受控的环境温度和相对湿度下进行的，颗粒流是用高速摄像机拍摄的。给出了有关密度波的长度尺度和速度的实验结果，以及一维模型和线性稳定性分析。分析表明，存在一个长波长的不稳定性，最不稳定的模式和截止波数，其值与实验结果一致。
2018-02-12 cond-mat.soft
Active dry granular flows: rheology and rigidity transitions
采用离散元法（DEM）数值模拟研究了由硬颗粒组成的自推进摩擦密相颗粒流的本构关系。我们表明，流变学，其中涉及的动态摩擦$μ$和体积分数$ϕ$的惯性数$I$，取决于一个无量纲数$\mathcal{A}$，其中比较的主动力的围压。两个液体/固体的转变-在麦克斯韦刚性的意义上-观察。一旦启动活性，填料就变成一种“活性固体”，其平均颗粒接触数大于等静压值。$μ$和$ϕ$的准静态值随着$\mathcal{A}$的增加而减小。在活性$\mathcal{A}_t$的一个有限值，对应于均衡条件，第二个“主动刚性过渡”被观察到超过该准静态值的摩擦消失和流变学成为牛顿。对于$\mathcal{A}>\mathcal{A}_t$，我们提供了一个高度间歇性的动态的这种“活跃的流体”的证据。
2016-11-14 cond-mat.soft
Friction law and hysteresis in granular materials
颗粒物质的宏观摩擦力往往会随着流速的增加而减弱，从而导致潜在的灾难性间歇现象，包括地震和山体滑坡。我们从理论上和数值模拟研究这种现象在简单的颗粒材料。我们表明，速度减弱，对应于一个非单调的行为，在摩擦法$μ(I)$，是存在的，即使动态和静态微观摩擦系数是相同的，但消失较软的颗粒。我们认为，这种不稳定性是由内源性的噪声，这往往使接触滑动，导致更快的流动和噪声增加。我们发现，软点，或在材料中的可激发区域，对应于滚动接触，即将滑动，其密度是由一个非平凡的指数$θ_s$。我们建立了一个微观理论的非单调性的$μ(I)$，这也预测的标度行为的声学噪声，滑动接触$χ$和滑动速度的分数，在$θ_s$。令人惊讶的是，当粒子变得无限硬时，这些量没有限制，正如数值所证实的那样。我们的分析合理化以前无法解释的意见，并提出新的实验验证的预测。
2017-11-13 cond-mat.soft
X-ray observation of micro-failures in granular piles approaching an avalanche
利用X射线成像技术研究了三维颗粒堆积体在低速旋转滚筒中的稳定性。在表面达到雪崩角之前，我们观察到与位于自由表面附近的晶粒集体重排相关的间歇性塑性事件。这些离散事件释放的能量随着系统接近雪崩阈值而增长。通过测试各种制备方法，我们表明，前雪崩动力学并不完全由自由表面倾角和雪崩角之间的差异控制。因此，雪崩前动力学的测量不太可能作为预测宏观雪崩的工具。
2004-12-03 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Microrollers Flow Uphill as Granular Media
本文通过旋转磁场对致密微粒滚子施加扭矩，实验实现颗粒向上坡滚动并形成负休止角堆积，发现其宏观集体行为具有纯耗散颗粒系统的运动学特征。
2023-06-02 cond-mat.soft physics.flu-dyn
A stochastic flow rule for granular materials
人们曾多次尝试推导稠密颗粒流的连续介质模型，但仍缺乏一个通用的理论。在这里，我们从准二维颗粒材料的Mohr-Coulomb塑性开始计算（平均）应力和滑移面，但我们提出了一个“随机流动规则”（SFR）来取代经典塑性理论中的同轴性原则。SFR考虑到颗粒材料的两个关键特征-离散性和随机性-通过扩散局部流化的“点”，其充当塑性载体。我们假设，点执行随机游走偏置沿滑移线与漂移方向确定的应力不平衡后，从静态到动态摩擦的局部开关。在连续极限（基于现场浓度的福克-普朗克方程），这个简单的模型是能够预测各种颗粒的流动曲线在平底筒仓，环形库埃特细胞，流动堆，和板拖动实验-基本上没有拟合参数-虽然它只预计在材料的功能是在初期故障和滑移线是不允许的。对于允许的滑移线的特殊情况下，如板拖动下一个沉重的负载或流下的斜面，我们假设一个过渡到率依赖的Bagnold流变学，其中流动发生滑动剪切面。与不同的屈服准则，SFR提供了一个通用的框架，多尺度建模的非晶材料的塑性，循环之间的连续极限状态应力计算，细观尺度点随机游走，和微观粒子松弛。
2006-09-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Rheophysics of dense granular materials : Discrete simulation of plane shear flows
我们研究了定常平面剪切流的摩擦，非弹性磁盘使用离散模拟和规定的压力和剪切速率的密集组件。我们表明，在刚性晶粒的限制，剪切状态是由一个单一的无量纲数，称为惯性数I，它描述了惯性压力的比例。较小的I值对应于土壤力学的准静态状态，而较大的I值对应于动力学理论的碰撞状态。这些剪切状态是均匀的，并成为间歇性的准静态政权。当我在中间政权增加，我们测量的固体分数从最大包装值近似线性减少，和近似线性增加的有效摩擦系数从静态内摩擦值。从这些粘性和摩擦定律，我们推导出致密颗粒流的本构关系，与塑性库仑项和粘性Bagnold项。我们还表明，相对速度波动遵循标度律作为函数的I。颗粒的机械特性（恢复、摩擦和弹性）在该中间状态中具有非常小的影响。然后，我们解释了摩擦定律与接触力角分布的关系，以及为什么局部摩擦力对宏观摩擦力的贡献很小。最后，作为非均匀应力分布的一个例子，我们描述了重力作用下的剪切局部化。
2005-03-29 cond-mat.soft
Flow and Arrest in Stressed Granular Materials
如果没有足够的外加应力驱动，流动的粒状材料经常会突然停止。这种运动的突然停止在工业材料处理和加工中可能是经济上昂贵的，并且在诸如滑坡和地震的间歇性地球物理现象中是显著后果。使用离散元模拟，我们计算状态的稳定流动和逮捕的颗粒材料的恒定施加的压力和剪切应力的条件下，这也是最相关的实践。在这里，材料可以响应于所施加的应力而膨胀或压缩，并且流动或停止。我们的模拟强调，在外部应力下，颗粒材料的内在响应的特点是由严格定义的流动或逮捕，这是高度敏感的颗粒间摩擦的稳定状态。虽然流动状态可以等效地由体积分数、配位数或内应力比表征，但是为了表征剪切停止状态，还需要考虑接触网络中的结构各向异性。我们强调了扩张在流动停滞转变中的作用，并在颗粒材料流变转变的背景下讨论了我们的发现。
2022-01-26 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Reverse segregation in dense granular flow through narrow vertical channel
Department of Chemical Engineering, Indian Institute of Technology Hyderabad（印度理工学院海德拉巴分校化学工程系）
研究发现，在狭窄垂直通道中密集颗粒流的反向分离机制，通过插入件的布置影响分离模式和混合程度。
2026-02-19 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Large Force Fluctuations in a Flowing Granular Medium
我们报告的时间波动的特点，在当地的力量提供给一个2D料斗的壁流动通过它的颗粒状介质。的力量主要是在所有的流量，流量不会永久堵塞脉冲。传递到壁的平均冲量远大于单个粒子在碰撞之间的重力作用下获得的动量，这反映了动量通过碰撞从大部分流传递到壁的事实。在大于平均脉冲的值处，脉冲的概率分布很宽，并且在平均脉冲的尺度上呈指数衰减，就像在静态颗粒介质中一样。在小的脉冲值，概率分布不断演变的流速，但没有显示出一个明确的签名的过渡，从纯粹的碰撞流间歇堵塞流。然而，碰撞之间的时间间隔趋向于幂律分布，$P(τ)\sim τ^{-3/2}$，从而示出了干扰方法的清楚的动态特征。
2002-03-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Universal Features of Annealing and Aging in Compaction of Granular Piles
我们探讨压实动力学的颗粒堆后，从液体到玻璃状政权硬淬火。首先，我们建立，否则非热颗粒堆在攻丝过程中表现出退火行为相媲美的玻璃态聚合物或胶体系统。像那些其它系统一样，堆经历玻璃化转变，并且对于不同的退火速度在低搅拌下“冻结”成不同的非平衡玻璃态，在高搅拌下从相同的初始平衡态开始。然后，我们将系统从高度搅拌状态瞬时淬火到低于玻璃化转变状态，以研究随后的老化动力学。在该经典老化方案中，密度增加（即，堆的势能在几十年的时间内递减。而不是系统范围内，热力学措施，在这里，我们确定了间歇性的，不可逆的事件（“地震”），实际上驱动玻璃弛豫过程。我们发现，事件率减速双曲线，这解释了所观察到的密度增加时，向下位移的综合贡献进行评估。我们认为，这样一个双曲线减速事件率是一致的对数泊松过程，也发现作为一个普遍的功能，在许多热玻璃老化。
2020-12-15 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Extremal fluctuations driving the relaxation in glassy energy landscapes
合作的事件，需要巨大的波动是一个定义的特征，在许多材料的玻璃松弛的开始。在超导体、金属玻璃、凝胶、胶体和颗粒堆等各种系统中，这种间歇性事件的重要性已经被注意到。在这里，我们表明，禁止实现新的创纪录的高能量波动-明确施加一个“盖子”的波动谱-阻碍进一步放宽在玻璃相。这个盖子使我们能够直接测量记录事件对不断发展的系统的影响，在广泛的老化模拟中，这些截然不同的玻璃形成物如自旋玻璃和抽头颗粒堆。解释我们的研究结果的动态记录成功地解释了无处不在的，对数衰减的能量和记忆效应编码的两个时间的关联函数的老化系统的缩放。
2021-08-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
