Integral method for flows down an incline: viscous, turbulent and granular cases
积分法可用于精确模拟沿斜面流下的流动。这种方法在于将完整的3D方程投影到较低维的表示上。垂直速度剖面的函数形式是固定的，其基础是均匀定常流的精确解。该投影是通过在流动深度上积分动量方程--圣维南方法实现的。在这里，我们推广的粘性情况下，两个非牛顿本构关系：普朗特湍流封闭和局部颗粒流变。我们讨论了在每种情况下的一个应用程序：在粘性流反沙丘的形成，横向速度分布在湍流通道和Kapitza不稳定性致密颗粒流。他们证明了这种方法的有用性，得到一个模型定性正确，定量合理，在工作中的动力学机制可以很容易地识别。
2007-01-13 cond-mat.soft
Modeling the nonlocal behavior of granular flows down inclines
颗粒介质沿粗糙斜面的流动表现出许多非局部现象。我们最近提出的非局部颗粒流动性模型，这种几何形状，并发现该模型捕捉到许多这些影响。利用该模型的动力学形式，我们得到了倾斜表面上颗粒层的临界停止高度公式。使用现有的参数校准的玻璃珠，理论结果进行定量比较，现有的玻璃珠的实验数据。这提供了一个严格的测试模型，其以前的验证集中在驱动的定常流问题。对于比停止高度厚的层，理论流动剖面显示厚度依赖的形状，其特征与以前的离散粒子模拟一致。我们还解决了弗劳德数的流量，这已被实验证明崩溃作为一个函数的层厚度停止高度的比率的问题。虽然崩溃是不明显的，两种解释出现导致惯性流变学的历史，非局部模型参考其均匀的流动响应的重新审视。
2014-08-22 cond-mat.soft
Transverse Instability of Avalanches in Granular Flows down Incline
在致密颗粒流的“部分流化”模型的框架下，对可侵蚀基底上的雪崩实验进行了处理。该模型识别出一类传播的类孤子雪崩，其形状和速度受衬底倾角和深度的控制。在大倾角下，孤子表现出横向不稳定性，随后出现与最近实验观察相似的粗化和指进现象。横向不稳定性的主要原因是直接相关的孤立子速度的依赖性的颗粒质量被困在雪崩。
2005-10-04 cond-mat.other cond-mat.soft
Friction law for dense granular flows: application to the motion of a mass down a rough inclined plane
研究了在粗糙斜面顶部释放的颗粒物质的扩散问题。我们实验测量雪崩的演变，从启动到存款使用莫尔图像处理技术。结果进行了定量比较的水动力学模型的基础上深度平均方程的预测。在该模型中，流动层和粗糙底部之间的相互作用由一个非平凡的摩擦力来描述，该摩擦力的表达式来自于恒定均匀流的测量。我们表明，传播的质量是定量预测的模型时，质量被释放在一个平面上的粒子。当雪崩被触发在一个最初的静态层，该模型未能定量预测的传播，但定性捕获的演变。
2001-08-24 cond-mat.soft
Flow of lubricated granular material on an inclined plane
研究了重力驱动下球形、毫米级颗粒材料表面涂覆非球形、微米级、近无摩擦润滑剂颗粒的流动。在斜面上进行实验，使用两种不同尺寸的颗粒用于不同浓度的润滑剂。随着润滑剂浓度的增加，颗粒体积流量呈现出非单调的行为。它显示出在较低的润滑剂浓度下增加，然后在较高的润滑剂浓度下降低。润滑剂颗粒粘附到粒状颗粒表面，从而减少颗粒间摩擦。然而，较高浓度的润滑剂颗粒的存在抑制了颗粒间的碰撞，从而减少了颗粒间的动量传递。在所观察到的行为的非单调性，然后，由于粒子间的摩擦和粒子间的碰撞的竞争效应而出现。本工作和其中的整体观察到的行为提供了一个简单的实验系统，以表征在制药和其他相关工业应用中添加的润滑剂材料的效果。
2022-10-21 cond-mat.soft
Granular flows over normally vibrated inclined bases
通过离散元模拟研究法向振动倾斜基底上的颗粒流，发现速度剖面非线性，并可通过参数组合维持质量流量恒定，最大可增至静止基底的30倍，且流量由振动与重力能量比决定。
2024-11-09 cond-mat.soft
Experimental assessment of the effective friction at the base of granular chute flows on smooth incline
我们报告的直接测量的基本力分量的颗粒状材料流下来一个光滑的斜面。本文研究了倾斜角teta=13.4° ~ 83.6°范围内的颗粒流和各种溜槽开度下的颗粒流。我们发现，有效的基础摩擦系数，μ B，从纵向力的比例，正常的表现出系统的增加，随着坡度角的增加和显着减弱，增加颗粒滞留H（深度积分颗粒体积分数）。在低角度下，基底摩擦力略小于或等于tan（teta）。与tan（teta）的偏差可以解释为侧壁对总摩擦的贡献。在较大的角度下，基础摩擦μ B在取决于溜槽的闸门开度的渐近值处饱和。重要的是，我们的数据证实了最近离散数值模拟的结果。首先，对于稳定的、充分发展的流动以及中等加速的流动，底部摩擦力的变化可以通过一个唯一的无量纲数，即弗劳德数Fr来表示，定义为Fr=U/（gHcos（teta））^1/2，其中U是平均流速。第二，平均速度与颗粒滞留量H成比例，幂指数接近1/4，与Bagnold比例（U~H^3/2）形成对比。
2021-03-01 cond-mat.soft physics.flu-dyn physics.geo-ph
Scaling Laws for the Slip Velocity in Dense Granular Flows
在这封信中，2维密集流动的多边形颗粒的斜面上的一个平坦的摩擦下边界进行了分析，通过接触动力学离散元模拟，以开发密集颗粒流的连续模型的边界条件。我们的证据表明，全球的滑移现象明显偏离简单的滑动：一个有限的滑移速度一般被发现低于滑动阈值的颗粒壁接触的剪切力。我们确定了简单的比例律的滑动速度的依赖剪切速率，正常和剪切应力，和材料parameters.The的重要性，正确的确定的基础上的倾斜，这是至关重要的流量计算的滑移速度的依赖关系，讨论了自然流动。
2014-01-09 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Unsaturated wet granular flows over a rough incline: frictional and cohesive rheology
在自然界或工业中遇到的多相流表现出非平凡的流变特性，由于模型材料和适当的流变仪，可以更好地理解。在这里，我们使用模型不饱和颗粒材料：组件的摩擦球形颗粒结合了少量的润湿液体，在一个粗糙的斜面。我们的结果表明，稳定的均匀流动的参数范围很广（倾角和质量流率）。基于莫尔-库仑屈服准则的理论模型扩展到惯性流：$τ$ = $τ$ c + $μ$（I）P，其中$τ$ c和$μ$（I）分别是内聚应力和内摩擦系数，只有当人们认为干样品和湿样品具有通常由所描述的直接不同的内摩擦时，才能给出与实验测量定量一致的预测，称为$μ$（I）-流变学。结合颗粒的液桥不仅诱导凝聚力，而且改变湿组件的内摩擦。
2021-06-23 cond-mat.soft physics.class-ph
Rolling Polygons with Granular Material down an Incline
本文报道了一种新的行为，涉及正多边形与n边和填充不同程度的颗粒材料。这些由一组在3D打印机上生产的中空多边形组成，以及一个更大的中空六边形，其侧面是木制的，表面是透明的有机玻璃。空多边形或满多边形在浅坡道角度处立即停止，并在陡坡角度处滚动坡道的整个长度，接近终极速度。这与先前报道的其他研究人员的滚动固体多边形和部分填充的圆柱体的结果是一致的。相反，以浅斜坡角度释放的部分填充多边形加速到“终极速度”，但随后突然停止。移动的距离是可再现的，并且取决于斜坡角度、侧面数量和体积填充比，并且当填充到其总内部体积的0.4时最小化。对于较大的斜坡角度，部分填充的多边形再次接近“终极速度”，但是终极速度被最小化，再次接近0.4的填充比。引入了一个简单的模型，但它仅成功地复制了大角度情况下作为时间函数的速度的总体趋势。
2020-05-04 cond-mat.soft physics.class-ph physics.flu-dyn
Transition from granular to Brownian suspension : an inclined plane experiment
本研究通过斜面实验观测微米级颗粒悬浮体流动，发现流动依赖颗粒尺寸，并建立融合热与无热贡献的模型，预测玻璃态摩擦角，揭示玻璃化转变特征。
2022-09-27 cond-mat.soft physics.class-ph
Flow rule of dense granular flows down a rough incline
我们目前的实验结果的流动规则的颗粒流在粗糙的斜面上使用各种材料，包括砂和玻璃珠的各种大小和四种类型的铜颗粒具有不同的形状。我们通过测量$h_s$（流动消退时的厚度）作为各种表面上的平面倾角$θ$的函数来表征材料。测量作为流动厚度$h$的函数的流动的表面速度$u$，我们发现，对于砂和玻璃珠，Pouliquen流动规则$u/\sqrt{gh} \sim βh/h_s$提供了合理的但不完美的崩溃的$u(h)$曲线测量的各种$θ$和平均粒径$d$。通过使用最近提出的$u/\sqrt{gh} =β\cdot h \tan^2θ/h_s\ \tan^2θ_1$形式的比例，获得了砂和玻璃珠的改善的塌陷，其中$θ_1$是$h_s(θ)$曲线发散的角度。测量十种不同尺寸的沙子和玻璃珠的斜率$β$，我们发现$β$随着发散角$θ_1$为$h_s$而系统地强烈增加。对于不同形状的铜材料，无论是用$u \sim h^{3/2}$还是用流动法则都不能很好地描述。
2007-07-09 cond-mat.soft
Monodisperse Dry Granular Flows on Inclined Planes : Role of Roughness
最近的研究指出了底部摩擦对颗粒流动力学的重要性。我们目前的实验结果的影响的斜面上的单分散干颗粒流的动力学。实验发现，对于给定的相对粗糙度，存在一个最大摩擦力。这个最大值被证明是独立的角度的斜坡。观察到这种行为的四个平面具有不同的凸块尺寸（由粘在平面上的珠的尺寸给出）从200微米到2 mm。对应于最大摩擦的相对粗糙度可以用平面上的一个单个珠的稳定性的几何模型来预测。主要参数是凸块的大小和流动珠的大小。为了获得更高的精度，该模型还考虑了粗糙平面凸块之间的间距。实验结果和模型是很好的协议，我们研究的所有平面。其他参数，如珠的球形度，或不规则性的胶合颗粒层的厚度，示出的是对摩擦的影响。
2003-05-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Shear dispersion in dense granular flows
我们制定和解决一个模型问题的密集颗粒材料的分散在快速剪切流下降的倾斜。分散粉末的深度平均浓度的有效分散性示出为Péclet数的平方而变化，如在经典的泰勒-阿里斯分散的分子溶质。一般剪切剖面的扩展，并指出工业和地质颗粒流的可能应用。
2014-02-27 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Unified Flow Rule of Undeveloped and Fully Developed Dense Granular Flows Down Rough Inclines
针对稠密颗粒流标准流动规律不适用于未充分发展流动且跨材料不普适的问题，本研究基于量纲分析推导出统一流动规律，契合溜槽实验与过往测量数据。
2025-01-18 cond-mat.soft physics.flu-dyn physics.geo-ph
A unified description of gravity- and kinematics-induced segregation forces in dense granular flows
颗粒偏析在涉及流动颗粒材料的自然和工业过程中是常见的。复杂的，似乎是矛盾的，偏析现象已被观察到不同的边界条件和强迫。使用离散元方法模拟，我们表明，一个单一的粒子入侵者的隔离可以在不同的流配置以统一的方式来描述。净分离力的比例关系是通过测量力的入侵粒子在控制速度流的重力和流动运动学是独立变化的。标度律由两个附加项组成：类似浮力的重力引起的压力梯度项和剪切速率梯度项，这两个项都取决于颗粒的尺寸比。剪切速率梯度项反映了运动学驱动的机制，由此较大（较小）的入侵者被推向较高（较低）的剪切速率区域。在壁面驱动流、倾斜壁面驱动流、垂直筒仓流和自由表面向下倾斜流中，未改装的情况下，验证了缩放。将分离力与入侵者重量进行比较，可预测出与各种流动配置的实验和计算结果相匹配的分离方向。
2021-03-17 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Dense granular flow of mixtures of spheres and dumbbells down a rough inclined plane: Segregation and rheology
本文采用离散元方法研究了等体积不同长宽比的球和哑铃状二元颗粒混合物沿粗糙斜面的流动。我们考虑两种类型的混合物-在第一种类型中，两种物质的颗粒具有相等的体积，但不同的纵横比（EV），在第二种类型中，它们具有可变的体积和纵横比（VV）。我们还使用两种不同尺寸（SS）的球体的混合物，其体积比与第二种类型的混合物相同，作为基础情况。根据Guillard、Forterre和Pouliquen的研究[ \textit{J. Fluid Mech.} \textbf{807}，R1-R11（2016）]，调整每种混合物的基底倾角并保持在较高值，以使所有混合物产生相同的压力和剪切应力梯度，并使每种混合物产生高有效摩擦（$μ$）。这确保了分离力和所产生的分离程度仅取决于颗粒的尺寸和形状。具有较大的有效尺寸的物种，计算的几何平均直径，浮在所有情况下，所有的混合物的偏析过程的动态报告。在稳态的物种的浓度分布与连续理论的预测一致。的$μ-I$和$ϕ-I$标度关系，其中$I$是惯性数和$ϕ$是固体体积分数，扩展到混合物的情况下，示出描述的流变学的所有情况。
2018-11-21 cond-mat.soft
Stability Analysis of Rapid Granular Chute Flows: Formation of Longitudinal Vortices
在最近的一篇文章（Forterre，PRL，2001）中，我们报道了一种新的不稳定性，观察到快速颗粒流下的斜面，导致自发形成的纵向涡。从实验观察，我们提出了一个不稳定性机制的基础上的快速颗粒流的流动和颗粒温度之间的耦合。为了研究所提出的机制的相关性，我们在本文中进行了三维线性稳定性分析的稳定均匀流下斜面使用颗粒流的动力学理论。我们表明，在很宽的参数范围内，稳定的均匀流动是不稳定的横向扰动。不稳定模的结构与实验观测定性一致。这一理论分析表明，动力学理论能够捕捉纵向涡的形成，并验证了不稳定性机制。
2001-08-30 cond-mat.soft
Reverse segregation and self-organization in inclined chute flows of bidisperse granular mixtures
Sandia National Laboratories（桑迪亚国家实验室）；Center for Computational Sciences and Engineering, Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室计算科学与工程中心）；School of Math, Science, and Engineering, Central New Mexico Community College（新墨西哥中部社区学院数理工程学院）
研究倾斜渠道中双组分颗粒混合的反分离与自组织现象，通过模拟揭示直径比和质量分数对堆结构演化的影响。
2026-01-09 cond-mat.soft
Evidence of reverse and intermediate size segregation in dry granular flows down a rough incline
在干颗粒流中，对于含有几个尺寸比（S）大于5的大珠的混合物，尺寸偏析表现不同（Thomas，Phys.Rev.E62，96（2000））。对于中等大的S，大珠迁移到床层中的中间深度：这称为中间偏析。对于最大的S，大珠迁移到底部：这被称为反向偏析（与表面偏析相反）。由于反转和中间深度值取决于珠粒分数，本数值研究主要使用单个大示踪剂。小部分也计算显示示踪剂行为和偏析过程之间的联系。对于半满转筒和粗糙倾斜，二维和三维（3D）的情况下进行了研究。在该图中，一个大的示踪剂的轨迹表明，它在流动过程中达到一个恒定的深度。对于大的S，当S增加时，这个深度是中间的，具有逐渐下沉。最大的S对应于流底部的示踪剂。所有的三维模拟与实验定量一致。在沿斜坡向下的流动中，大的示踪剂在流动过程中达到平衡深度。对于大S，它的深度是中等的，在床内。对于最大的S，其深度相反，接近底部。对于薄流或厚流，结果略有不同。对于3D厚流，表面和底部位置之间的反转发生在S的短范围内：没有示踪剂稳定在中间高度附近，存在两个可到达的中间深度层，在表面以下和底部以上。对于三维薄流，所有中间深度都是可达的，取决于S。较大示踪剂分数（5-10%）的数值研究显示了3种偏析模式（表面，中间，反向）对应于3种类型的平衡深度。反转比单个示踪剂更平滑。它发生在S=4.5附近，与实验一致。
2018-02-13 cond-mat.soft
Granular flow down a rough inclined plane: transition between thin and thick piles
采用分子动力学模拟方法研究了斜面几何中颗粒的流变特性。确定了不同高度的桩在一系列倾角$θ$上的流动-无流动边界。三个角度决定了相图：$θ_{r}$，静止角，是流动系统静止的角度; $θ_{m}$，最大稳定角，是在静态系统中诱导流动所需的倾角; $θ_{max}$是观察到稳定稳态流动的最大角度。在稳定流动区域$θ_{r}<θ<θ_{max}$中，可以区分三种流动状态，这取决于$θ$与$θ_{r}$的接近程度：i）$θ>>θ_{r}$：Bagnold流变学，其特征在于在流动方向上的平均颗粒速度$v_{x}$，对于高度为$h$的堆，其比例为$v_{x}\propto h^{3/2}$，ii）$θ\gtrsimθ_{r}$：缓慢流动状态，其特征在于具有深度的线性速度分布，以及iii）$θ\approxθ_{r}$：雪崩流，其特征是缓慢的底层蠕动，伴有偶然的自由表面事件和大的能量波动。我们还探讨了流动的开始和停止的物理过程。结果进行了比较，最近的几个实验研究的斜槽流量，并建议在这些实验中测得的速度分布之间的差异可能只是一个后果，有多远的系统是从干扰。
2002-06-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Effects of particle elongation on dense granular flows down a rough inclined plane
本研究通过离散元法模拟探究颗粒长径比对粗糙斜面稠密颗粒流流动性的影响，发现Fr-h/h_stop关系斜率随长径比呈S形变化并提出经验函数，从多尺度加深了颗粒形状效应的理解。
2025-01-18 cond-mat.soft physics.comp-ph
Longitudinal Vortices in Granular Flows
我们提出了一种新的不稳定性观察在快速颗粒流粗糙的斜面。对于高倾角和流速，流动的自由表面在横向方向上经历规则的变形。表面速度的测量意味着，这种不稳定性是与纵向涡的颗粒流的形成。根据实验观察，我们提出了一种基于颗粒温度概念的纵向涡旋形成机制。
2001-08-30 cond-mat.soft
The second and third Sonine coefficients of a freely cooling granular gas revisited
在其最简单的物理力学描述中，颗粒流体可以被建模为由光滑的非弹性硬球（具有恒定的法向恢复系数$α$）组成，其速度分布函数服从Enskog-Boltzmann方程。颗粒流体的基本状态是均匀冷却状态，其特征在于均匀的、各向同性的和稳定的比例速度分布$F(\mathbf{c})$。$F(\mathbf{c})$在热速度域（$c\sim 1$）中的行为可以由Sonine多项式展开式的两个第一非平凡系数（$a_2$和$a_3$）表征。本文的主要目标是回顾一些以前的努力估计（和测量在计算机模拟）的$α$ -依赖的$a_2$和$a_3$，报告新的计算机模拟结果的$a_2$和$a_3$的二维系统，并探讨提出理论估计的可能性$a_2$和$a_3$之间的简单性和准确性的最佳折衷。
2009-05-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Continuum modeling of size-segregation and flow in dense, bidisperse granular media: Accounting for segregation driven by both pressure gradients and shear-strain-rate gradients
本文针对稠密双分散颗粒介质中的粒度偏析问题，建立了同时考虑压力梯度与剪切应变率梯度两种驱动力的耦合连续介质模型，并通过DEM模拟验证了该模型在不同流动几何构型下的预测能力。
2023-07-18 cond-mat.soft
Normal stress effects in the gravity driven flow of granular materials
本文研究了两个斜面之间颗粒物质充分发展的重力驱动流动。我们假设颗粒材料可以用一种修正的二阶流体来表示，其中粘性取决于剪切速率和体积分数，法向应力系数取决于体积分数。我们还提出了应力张量的一个新的各向同性（球形）部分，它可以与（刚性）颗粒的致密性相关。这个新的术语确保了刚性固体颗粒不能被压实超过一个点，即当体积分数已经达到临界/最大填充值时。数值结果表明，新提出的应力张量对速度场和体积分数场都有明显的物理意义。
2017-02-10 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Continuum approach to wide shear zones in quasi-static granular matter
缓慢和密集的颗粒流往往表现出狭窄的剪切带，使他们不适合连续描述。然而，光滑的颗粒流已被证明发生在特定的几何形状，如线性剪切在重力的情况下，缓慢的斜面流，最近，在分裂底部库埃特几何形状的流动。在这些系统中的宽剪切区域应该服从连续描述，理论上的挑战在于找到内部应力和流场之间的本构关系。我们提出了一套可测试的本构假设，包括率独立性，并调查的流动几何形状所施加的本构关系的额外限制。在高度对称的线性剪切流和斜面流中的宽剪切层与简单的本构假设是一致的，即与固体摩擦类似，有效摩擦系数（剪切应力与正应力之比）是常数。然而，这一标准的颗粒流的图片被证明是不一致的流动在不太对称的分裂底部的几何形状-这里的有效摩擦系数必须在整个剪切带变化，否则剪切带局部化。我们建议，一个微妙的依赖关系的有效摩擦系数的滑动层的取向相对于体积力是至关重要的理解缓慢的颗粒流。
2005-10-19 cond-mat.soft
Shallow granular flows down flat frictional channels: steady flows and longitudinal vortices
在自然界和工业中，沿具有光滑边界的倾斜通道向下的颗粒流是常见的。然而，平坦边界的常见设置相对而言比凹凸边界的设置少得多，凹凸边界的设置被大多数实验和数值研究用来避免滑动效应。利用带侧壁的DEM数值模拟，定量地恢复了实验结果。在较大的角度，我们预测一个丰富的行为，包括颗粒对流和倒置的密度分布，这表明瑞利-贝纳德型的不稳定性。在许多方面，在平坦基底上的流动可以被看作是在由基底滚动层构成的有效凹凸基底上的流动，在该层上的覆盖层中给出Bagnold型剖面。我们已经以平均形式测试了简单的粘塑性流变模型（Nature 2006，vol 441，pp 727 -730）。单向流动和对流流动之间的过渡则明显地表现为本构关系中的不连续性。
2012-11-09 cond-mat.soft physics.flu-dyn
The 'Brazil-nut effect' in bidisperse particle laden flow on an incline
本研究利用润滑理论/薄膜模型构建守恒律方程组，揭示了斜面上双向分散悬浮液中较大颗粒上升至顶部的“巴西果效应”，并准确预测了不同参数下的三重激波与奇异激波结构，理论与实验高度吻合。
2025-05-30 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Velocity Correlations in Dense Gravity Driven Granular Chute Flow
我们报告的数值结果的速度相关性在密集，重力驱动的颗粒流下的斜面。对于表面层的晶粒，我们的结果与Pouliquen报道的实验测量结果一致。我们发现，平行于表面的平面内的相关结构持续在散装。两点速度关联函数表现出指数衰减的小到中间值的球之间的分离。通过指数拟合确定的相关长度的数据显示非平凡的依赖平均时间$\dt$用于确定晶粒速度。我们讨论了相关长度对平均时间、倾斜角、堆积高度、层深度、系统尺寸和颗粒刚度的依赖性，并将结果与与系统流变学相关的其他长度尺度联系起来。我们发现，相关长度通常是相当小的，颗粒直径的顺序，并增加近似几何的最小桩高，其中流动是可能的，$\hstop$，相反的理论预期的两个长度尺度之间的比例关系。
2006-08-29 cond-mat.soft
Continuum theory of partially fluidized granular flows
发展了部分流化颗粒流的连续介质理论。该理论是基于一个组合的流速和剪切应力的方程耦合的序参量方程，它描述了流动和静态组件之间的过渡的颗粒系统。我们应用这一理论的几个重要的颗粒问题：雪崩流在深，浅倾斜层，旋转鼓和剪切颗粒流之间的两个板。我们进行定量的理论和实验之间的比较。
2001-09-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dry granular flows: rheological measurements of the $μ(I)$-Rheology
针对颗粒材料剪切局部化、剪胀特性导致常规流变测量难的问题，本研究采用改进的环形剪切池开展非常规流变测量研究致密颗粒流，并将结果与$μ(I)$流变学对比，旨在建立用流变工具表征颗粒材料的方法。
2015-05-21 cond-mat.soft physics.flu-dyn
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
Downslope granular flow through a forest of obstacles
通过实验测量柱距、层厚和倾角对斜面上颗粒稳定流量的影响，并提出结合 $μ(I)$ 流变学、柱体阻力与惯性修正的深度平均模型。
2023-03-02 cond-mat.soft physics.flu-dyn physics.geo-ph
Plug flow and the breakdown of Bagnold scaling in cohesive granular flows
采用离散元法对粘性颗粒介质沿斜面流下的流动进行了数值模拟。以前的工作无粘性颗粒介质表明，在稳定的流动制度，其中重力能量是平衡的耗散所产生的颗粒间的力量，在流动方向上的速度分布尺度与深度的方式与Bagnold的预测一致。在这里，我们证明，这种Bagnold缩放不适用于类似的稳定流粘性颗粒介质。我们开发了一个概括的Bagnold本构关系来解释我们的观察和推测的基本物理机制负责不同的本构关系的粘性和非粘性颗粒介质。
2005-09-05 cond-mat.soft
Continuum description of avalanches in granular media
我们开发了一个连续描述部分流化颗粒流。我们的理论是基于流体动力学方程的流动耦合的序参量方程，它描述了流动和静态组件之间的过渡的颗粒系统。这个理论捕捉到了最近在粗糙斜面上颗粒流实验中观察到的重要现象（Daerr和Douady，Nature（London）v. 399，241（1999））：层双稳性，以及从小倾角下坡传播的三角形雪崩到大倾角上坡传播的气球形雪崩的转变。
2000-06-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
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
The Origin of a Repose Angle: Kinetics of Rearrangements for Granular Materials
基于两个主要思想，提出了一种致密颗粒材料的微观结构理论。首先，宏观剪切导致在介观尺度上激活的局部重排。其次，颗粒温度决定了微观过程的更新频率。在剪切单元中，所得到的本构方程占Bagnold的缩放和库仑屈服准则的存在。在一个颗粒流的情况下，一个斜面，他们占在最近的实验中观察到的流变学和数值测量的温度和速度分布。
2001-07-20 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Block to granular-like transition in dense bubble flows
本文对斜面下的二维稠密泡状流进行了实验研究。速度剖面和速度波动已被测量。作为倾斜角$θ$的函数，观察到两个动力学制度之间的一个广泛的二阶相变。对于低$θ$值，观察到块运动。对于高的$θ$值，速度剖面变得弯曲，并且在流中出现剪切速度梯度。
2004-01-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Initiation of granular surface flows in a narrow channel
我们的实验研究如何长颗粒堆限制在一个狭窄的通道不稳定时，它是倾斜的休止角以上。然后形成一个均匀的流动，它局限于自由表面。在达到稳定的均匀状态之前，它首先加速。在此过程中，观察到明显的侵蚀，并且流动层的厚度增加。我们精确地研究了在这种瞬态制度的垂直速度剖面的演变。将测量结果与粘塑性模型[P.Jop，Y. Forterre和O. Pouliquen，Nature 441，727（2006）]
2007-07-17 cond-mat.soft
Models of fluidized granular materials: examples of non-equilibrium stationary states
本文综述了颗粒物料在外力作用下的流化模型，如：随机均质阻尼力、振动板、倾斜通道中的流动和双势阱中的流动。所有这些系统都表现出密度相关和非高斯速度分布的存在。这些模型有助于理解非平衡稳态中动力学定义的“温度”（在这种情况下，所谓的{ \em颗粒温度}）的作用。在均匀随机驱动的气体中，颗粒温度与驱动浴的颗粒温度{ \em不同}。此外，混合在一起的两种不同的颗粒材料可以在不同的温度下保持静止状态。与此同时，颗粒温度决定了双阱势中从阱中逃逸的时间（如在平衡系统中）。
2005-01-20 cond-mat.soft
Patterns in Flowing Sand: Understanding the Physics of Granular Flow
稠密颗粒流往往是不稳定的，并形成不均匀的结构。虽然最近在理解简单流动方面取得了重大进展，但这种流动的不稳定性往往不被理解。我们目前的实验和数值结果表明，形成纵向条纹所产生的不稳定性的均匀流动状态的颗粒介质上的粗糙斜面。条纹的形式主要取决于流体的平均密度，在高密度下具有坚固的条纹形式，其由高度搅拌的沸腾材料顶部的快速滑动的塞状区域（条纹）组成-当被其蒸汽提升的液体液滴在热表面上方盘旋时，这种配置让人想起莱顿弗罗斯特效应。
2009-10-01 cond-mat.soft
Granular gravitational collapse and chute flow
在引力作用下，非弹性颗粒趋于坍缩到两个相邻颗粒的相对法向速度为零的状态。如果这种引力坍缩的时间尺度比流动中的逆应变率短，我们认为这种坍缩将导致“颗粒涡旋”的形成，即相互相干运动的粒子的大尺度凝聚结构。这些涡的尺度由应变率梯度决定。将这些概念应用于颗粒介质的斜槽流（重力驱动的沿斜面向下的流），我们预测了其流变性仅由流密度决定的整体流区域的存在。这个理论产生了实验性的“普利肯流动法则”，与不同的斜槽流动相关联;它也正确地解释了观察到的不同的流动状态。
2002-06-04 cond-mat.soft
Experimental evidence of ageing and slow restoration of the weak-contact configuration in tilted 3D granular packings
利用数字成像技术和非线性声学方法研究了颗粒填料缓慢向其不稳定阈值移动的过程。前一种方法使我们能够研究在倾斜过程中的表面上的晶粒重排和后者能够选择性地探测在材料块体中的弱接触部分的修改。逐渐老化的表面活性和弱接触的重新配置观察到的结果，反复倾斜周期到一个给定的角度小于雪崩的角度。对于几个连续的倾斜周期后达到的老化配置，突然恢复的表面上的活动和弱接触重排发生时，包装随后倾斜超过以前的最大倾斜角。这种行为进行了比较，从倾斜的2D填料的数值模拟与文献结果。研究还发现，老化后的弱接触结构，如果填料保持静止几十分钟，会自发地恢复到初始状态。当填料在零和近临界角之间来回倾斜时，弱接触构型在近临界角和零角附近表现出“内部弱接触雪崩”，而不是老化。相比之下，接触更强的骨骼保持稳定。
2010-11-08 cond-mat.other cond-mat.soft
A sidewall friction driven ordering transition in granular channel flows: Implications for granular rheology
我们报告了从无序状态到有序状态的过渡，在几乎单分散的颗粒状物质的流动中流动的倾斜通道与凹凸不平的基础，在离散元方法模拟。对于低的颗粒侧壁摩擦系数，颗粒是无序的，并获得Bagnold速度分布。然而，对于高侧壁摩擦，获得有序状态，其特征在于颗粒的分层和每层中颗粒的六方堆积。由局部键取向序参量量化的有序化程度在通道的截面中变化，在侧壁附近具有最高的有序化。流动转变显著影响局部流变学：与无序状态相比，有序状态下的有效摩擦系数较低，并且填充分数较高。一个简单的模型，结合当地订购的程度，示出描述系统的流变学。
2017-06-17 cond-mat.soft
Non-local effects reflect the jamming criticality in granular flows of frictionless particles
干扰过渡伴随着丰富的现象学，如滞后或非局部效应，这仍然没有得到很好的理解。在这里，我们实验研究了一个模型的无摩擦颗粒层沿斜面流下，作为一种方式来解开一般的集体效应所产生的摩擦相互作用。我们发现，薄的无摩擦颗粒层没有滞后，但层的稳定性增加，因为它变得更薄。不同层厚的流变规律可以被压缩成一个独特的主曲线，支持非局部效应是通常的有限尺寸效应与临界点的存在相关的后果。这种崩溃表明，所谓的均衡长度$l^*$控制边界对流动的影响，并排除了过去提出的其他命题。
2021-01-29 cond-mat.soft
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
Numerical Tests of Constitutive Laws for Dense Granular Flows
我们数值和理论研究的宏观性质的致密，剪切颗粒材料。在这个过程中，我们首先介绍了牛顿方程的不变性，解释它如何导致Bagnold的缩放，并讨论它如何与颗粒温度的动态。接下来，我们实现了两种不同几何形状的颗粒材料的数值模拟-简单的剪切和沿斜面向下流动-并表明测量可以从一种几何形状外推到另一种几何形状。然后，我们观察到的非仿射重排的晶粒簇在剪切应变和显示的基本意见，这作为一个基础的剪切转变区（STZ）理论的非晶态固体，可以重现在粒状材料。最后，我们基于颗粒温度动力学和STZ理论提出了颗粒材料的本构方程，并表明它们与我们来自两种几何形状的数值数据非常匹配。
2005-01-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
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
Rheology of three dimensional granular chute flows at large inertial numbers
针对颗粒材料时变流变研究不足的问题，通过三维DEM模拟大惯性数下颗粒槽流，发现更高倾角下可形成稳定流动，提出流变描述需结合修正摩擦定律与法向应力差定律以考虑应力各向异性。
2024-05-15 cond-mat.soft
Rheology and Contact Lifetime Distribution in Dense Granular Flows
我们研究的流变学和分布的重力驱动的，致密的颗粒流的非粘性颗粒沿斜面使用大规模的，三维的，颗粒动力学模拟的颗粒间接触寿命。而不是观察到大量的长寿的接触，可能是预期的密集流，简短的二元碰撞占主导地位。在硬颗粒极限下，流变学符合Bagnold标度，其中剪切应力是应变率的二次函数。然而，随着颗粒变得更软，我们发现与Bagnold流变学的显著偏差;材料流动更像粘性流体。我们将这种材料集体流变学的变化归因于接触寿命分布的微妙变化，所述接触寿命分布涉及较软颗粒系统中的长寿命接触的寿命和数量的增加。
2007-03-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Closure Relations for Shallow Granular Flows from Particle Simulations
采用离散颗粒法模拟了倾斜溜槽中颗粒的流动。我们观察到三个主要制度：静态桩，稳定的均匀流动和加速流动。对于光滑基底上的流动，观察到其他（准稳定）制度，其中流动是高能量和强烈分层的深度为小倾角，或非均匀和振荡较大的倾角。对于稳定的均匀流，密度，速度和应力的深度剖面已获得使用改进的粗粒化方法，它允许准确的统计，即使在流动的基础。通过对颗粒流的细观数值模拟，得到宏观尺度封闭关系，建立了颗粒流的浅层模型。因此，我们得到的有效基底摩擦，形状因子，平均密度，和正应力各向异性的层厚度，流速和基底粗糙度的函数的关系。对于碰撞流，函数依赖关系是确定的，并已获得。
2011-08-25 cond-mat.soft
Down-hill creep of a granular material under expansion/contraction cycles
本文研究了斜坡上一层颗粒状材料的下坡蠕变问题，该问题是由颗粒大小的振荡变化引起的。该材料被建模为一个无热的二维多分散系统的软盘重力作用下。倾斜角低于临界休止角，因此系统在静态外部条件下达到平衡构型。然而，在一个协议，其中颗粒缓慢地改变尺寸在准静态振荡的方式下，系统被观察到以同步的方式与振荡蠕变下来。我们测量每个循环的蠕变提前作为一个函数的倾角和粒度的变化程度。此外，我们考虑的情况下，颗粒大小的振荡幅度随深度减小，因为它可能会被认为是发生在倾斜地形的粒状土壤的情况下。在这种情况下，获得了在表面处最大并且随着深度平滑地消失的蠕变曲线，正如在现场观察到的那样。
2022-08-30 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
