Microscopic mechanism for the shear-thickening of non-Brownian suspensions
我们提出了一个简单的模型，支持接触动力学模拟以及流变学和摩擦测量，链接从连续到不连续的剪切增稠致密颗粒状糊状物中的颗粒接触不同的润滑制度的过渡。我们确定了一个本地索末菲数，确定从牛顿的剪切增稠流的过渡，然后表明，悬浮液的体积分数和边界润滑摩擦系数控制的剪切增稠过渡的性质，无论是在模拟和实验。
2013-08-05 cond-mat.soft
Thin-film flows of granular suspensions on a solid surface
本文综述了颗粒悬浮液在固体基底上铺展的薄膜流动动力学，重点分析了液滴铺展与浸涂两种典型情形中自由表面与悬浮液微观结构的耦合效应。
2025-10-13 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Accurate lubrication corrections for spherical and non-spherical particles in discretized fluid simulations
离散流体求解器耦合到牛顿动力学方法是一种流行的工具来研究悬浮液流动。作为具有有限分辨率的任何模拟技术，格子玻尔兹曼方法在使用动量交换方法耦合到离散粒子时，仅不充分地解决接近接触的表面之间的发散润滑相互作用。对于球体，通常的做法是通过显式修正项来说明表面法向润滑力。一种方法，另外涵盖了所有进一步的奇异相互作用的领域是目前在文献中，以及一个基于链接的方法，允许更一般的形状，但不捕捉非正常的相互作用正确。在本文中，晶格无关的非球面颗粒的润滑校正概述，考虑到所有领先的发散相互作用项。一个有效的实现任意的球体，并比较纯粹的正常和基于链接的模型。与Stokesian动力学模拟结果一致，非法向相互作用在体积分数Φ>= 0.3时影响球形悬浮液的粘度，而在体积分数Φ>= 0.2时影响球形悬浮液的粘度。关于球体的剪切诱导扩散，在0.1 <= Φ<= 0.5处发现了明显的效果，即使将半径的分辨率增加到8个晶格单元也不能代替非正常相互作用的精确建模。
2013-08-29 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
Viscous-inertial transition in dense granular suspension
当惯性增加时，颗粒悬浮液呈现从斯托克斯极限中的牛顿流变学到Bagnoldian流变学的转变。可以在压力或体积施加模式下运行的定制流变仪用于检查接近堵塞的致密状态下的这种转变。通过改变系统的间隙液，剪切速率，和包装分数在体积施加的测量，我们表明，过渡发生在斯托克斯数为10独立的包装分数。使用压力施加流变仪，我们调查是否可以统一的惯性和粘性制度作为一个单一的无量纲数的函数的基础上应力加和性。
2022-02-22 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Surface coating induced lubrication in flowing granular materials
CSIR-National Chemical Laboratory（印度化学研究所）；Academy of Scientific and Innovative Research (AcSIR)（科学创新研究学院）
研究了混合润滑剂颗粒的流体颗粒在倾斜平面下的流动，发现润滑剂含量与流速呈非单调关系，主要贡献为揭示润滑剂涂层降低颗粒间摩擦和增强密实度对流速的影响。
2026-04-24 cond-mat.soft
Orientation and microstructure in sheared Brownian suspensions of anisotropic dicolloidal particles
取向和微观结构的研究在剪切布朗悬浮液的硬dicolloidal颗粒，与dicolloids建模为两个不同的半径和中心到中心的分离的熔融球。被认为是两种不同的颗粒形状命名为homestrium（纵横比1.1）和熔融哑铃（纵横比1.5）。颗粒之间的流体动力学相互作用的计算与修改后的润滑模型称为快速润滑动力学。对$0.3 \leq ϕ\leq 0.5$和Pèclet数之间的宽范围体积分数进行了研究，这些体积分数在$0 \leq Pe \leq 1000$之间。微观结构被发现是无序的，在所有的体积分数，虽然弱弦状有序的签名是明显的，特别是在$ϕ=0.5$ homestrant悬浮液在中高剪切速率（$Pe$在10-100的范围内）。观察到复杂的取向行为作为形状，剪切速率和体积分数的函数。在非常低的剪切速率下，在所有情况下观察到随机取向分布。在最高的剪切速率，取向分布在悬浮液中的homomorphic颗粒表现出一个转变，在所有的体积分数与涡轴对齐，而在悬浮液中的熔融哑铃它表现出一个偏移远离涡轴在低体积分数和一个可以忽略不计的位移在较高的体积分数。取向行为的进一步特征在于通过检查在速度梯度平面中的取向分布-在这种情况下，通常随着体积分数的增加而观察到与速度轴的增加的颗粒对齐，但随着剪切速率的增加而不普遍。作为剪切速率，体积分数和颗粒形状的函数的复杂取向行为的机制起源进行了描述。
2012-07-21 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Lubrication effects on the flow of wet granular materials
利用转鼓装置研究了部分饱和颗粒-液体混合物的动力学行为。滚筒部分地填充有混合物，然后围绕其水平轴线旋转。我们专注于连续雪崩制度和测量的体积分数和粘度的液体上的动态表面角的影响。表面的倾斜角被观察到急剧增加到一个峰值，然后作为液体体积分数的函数减小。观察到峰的高度随着旋转速率而增加。对于较高的液体体积分数，表面的倾斜角可以在增加之前随粘度减小。出现最小值的粘度随着滚筒的旋转速率而减小。对流动深度进行了有限的测量，观察到这些测量仅显示出体积分数和转速的微小变化。我们表明，我们的观察的定性特征可以通过分析润滑力对颗粒接触的时间尺度的影响来理解。
2007-06-25 cond-mat.soft
Rheology of dense suspensions of granular spherocylinders by particle-based simulation
School of Engineering, University of Edinburgh（爱丁堡大学工程学院）；Syngenta Jealott’s Hill International Research Centre（先正达乔洛特山国际研究中心）；School of Physics and Astronomy, The University of Edinburgh（爱丁堡大学物理与天文学院）
开发粒子模拟方法，预测长球棒稠密悬浮液的粘度与微观结构，验证实验数据，为该类材料的流体力学等研究提供工具。
2026-07-31 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Hole dynamics in vertically vibrated liquids and suspensions
我们研究了垂直振动的稠密悬浮液和粘性牛顿液体中产生的空穴的动力学。我们发现，所有的孔振荡的驱动频率，与相移$π/2$。在牛顿液体中，空穴总是闭合的，而在悬浮液中，空穴可能会随着时间的推移而增长。我们提出了一个润滑模型的孔的封闭，这是在牛顿液体中的实验符合得很好。悬浮液中生长孔的生长速率与粒径和悬浮液粘度成正比。将牛顿液体中的闭孔与稠密悬浮液中的长孔进行比较，我们发现前者是正弦的线性响应，而后者是高度非线性的响应。此外，振荡的对称性被打破，并显示提供了一个解释的观察，在稠密的悬浮液中的孔可以增长。
2013-12-14 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Success and failure of the spreading law for large drops of dense granular suspensions
实验研究致密颗粒悬浮液大液滴在固体表面的铺展，发现重力驱动幂律在液滴高度降至颗粒尺寸量级时因颗粒冻结而失效。
2024-06-08 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Granular front formation in free-surface flow of concentrated suspensions
颗粒锋是一种常见的现象，但无法解释出现在重力驱动的自由表面流动的浓悬浮液。它们通常被认为是流体对流与颗粒尺寸偏析相结合的结果。然而，由均匀尺寸的颗粒组成的悬浮液也会形成颗粒前沿。在一个大的旋转鼓内，产生一个静止的再循环雪崩。流动材料是从高岭土-水分散体获得的粘塑性流体与比流体更致密的球形陶瓷颗粒的混合物。目标是模拟许多常见的颗粒流体材料的组成，如新鲜混凝土或泥石流。在这些材料中，颗粒相和流体相由于颗粒沉降而具有分离的自然趋势。然而，通过由滚筒的旋转引起的剪切，诱导相的重组，导致颗粒前沿的形成。通过调整材料属性和滚筒速度，可以控制这种现象。该设置在数值环境中重现，其中流体通过格子玻尔兹曼方法求解，粒子使用离散单元方法明确表示。模拟证实了实验的结果，并提供了内部机制的见解。比较颗粒沉降的时间尺度与颗粒回流的时间尺度，定义了一个无量纲数，并发现它在预测颗粒前沿的形成方面是有效的。
2015-02-19 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Flow regime transitions in dense non-Brownian suspensions: rheology, microstructural characterisation and constitutive modelling
采用离散元方法模拟了考虑颗粒接触和流体动力润滑的稠密非布朗悬浮液的剪切流动。由此产生的流态被映射在固体体积分数，剪切速率，流体粘度和颗粒刚度的参数空间中。在临界体积分数$ϕ_c$以下，流变学由Stokes数控制，Stokes数区分粘性和惯性流动状态。高于$ϕ_c$，低和中等剪切速率下存在准静态区域。在非常高的剪切速率下，失去了对$ϕ$的依赖性，并探索了软颗粒流变学。流变状态之间的过渡与润滑对悬浮应力的贡献有关。微观现象的转变，如粒子间的力分布，织物和相关长度被发现对应于那些在宏观流动。受整体流变学的启发，提出了一种本构模型，该模型将粘性压力项与Chialvo，Sun和Sundaresan提出的干颗粒模型相结合[Phys.Rev.E.2004]。\textbf{85}，021305（2012）]。该模型成功地捕捉流态过渡。
2014-12-11 cond-mat.soft
Hydrodynamic interactions in dense active suspensions: from polar order to dynamical clusters
我们研究流体动力学相互作用的作用，在集体行为的集合中的微观活性颗粒悬浮在流体中。我们引入了一个新的计算框架，使我们能够分离不同的贡献，他们的集体动力学从不同的长度尺度上的流体动力学相互作用。因此，我们能够系统地表明，润滑力时，颗粒是非常接近对方发挥重要的作用，作为远程流体动力学相互作用，在确定其多体行为。我们发现，运动诱导的相分离抑制近场相互作用，导致开放的凝胶状集群，而不是密集的集群。有趣的是，我们发现一个全球性的极性有序相出现中性游泳者没有力偶极子，增强了近场润滑力，其中碰撞过程，而不是长程相互作用占主导地位的对齐机制。
2017-06-09 cond-mat.soft
Force chains and networks: wet suspensions through dry granular eyes
剪切增稠悬浮液流变学的最新进展表明堵塞下的（湿）悬浮液流动与（干）颗粒物理之间存在关系。为了探索这种连接，我们模拟的接触力网络的悬浮液中的非布朗球使用离散元方法（DEM），改变颗粒摩擦系数和体积分数。我们发现，在这些悬浮液中的力网络表现出定量的相似性，在堵塞的干谷物。由于悬浮液接近堵塞点，在堵塞的外推体积分数和配位数是相似的各向同性压缩球获得的临界值。同样，在流动的悬浮液中的接触力的分布的形状是非常相似的颗粒填料中发现的，这表明潜在的改进分析平均场模型的流变学剪切增稠悬浮液。
2019-04-05 cond-mat.soft
Shear-wave-induced softening and simultaneous compaction in dense granular media through acoustic lubrication at flow heterogeneities
我们报道了在声共振实验中，一个封闭的致密颗粒堆的同时软化和压实。弹性软化表现为剪切波速度的降低，当波幅增加超过某个阈值时。没有观察到宏观的晶粒重排或结晶，相反，弹性软化伴随着晶粒粗糙度尺度上的少量压实。我们解释这些明显的矛盾的意见，使用一个理论模型，剪切转换区（STZ）的基础上，软点和滑动接触。它预测的线性剪切应力-应变响应与可忽略的宏观塑性形变，由于小振幅的声波振荡。然而，这些波通过颗粒接触的声润滑降低颗粒间摩擦和接触刚度，导致结构无序或压实性增加和动态模量软化。压实与这种微观摩擦力的减少是一致的预测由一个伊辛样STZ之间的相关性在subyield制度。
2022-09-10 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Rheology of a concentrated suspension of spherical squirmers: monolayer in simple shear flow
一个集中的，垂直单层相同的球形蠕动，这可能是底部重，并受到线性剪切流，模拟计算两种不同的方法：斯托克斯动力学，和润滑理论为基础的方法。惯性可以忽略不计。目的是计算有效剪切粘度，并且在可能的情况下，计算法向应力差作为球体面积分数$ϕ$、蠕动参数$β$的函数（与蠕动者的主动应力波与其游动速度的比率成比例），游动速度与剪切流的典型速度的比率$Sq$，底部重度参数$G_{bh}$，剪切流与水平线形成的角度$α$，以及两个参数，这两个参数定义了在计算上需要的排斥力，以防止当它们的距离小于临界值$εa$时蠕动体重叠，其中$ε$非常小，而$a$是球体半径。斯托克斯动力学方法允许计算$ϕ$值至$0.75$值的流变学量;润滑理论方法可用于计算$ϕ> 0.5$。这项工作的一个主要发现是，尽管有非常不同的假设，两种方法的计算给出重叠的结果作为$ϕ$的函数的粘度范围$0.5 < ϕ< 0.75$。这表明，润滑理论，仅基于近场相互作用，包含了大部分相关的物理，并考虑到更远的粒子比最近的相互作用是不必要的描述占主导地位的物理。
2020-04-29 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Non-monotonic Rheology and Stress Heterogeneity in confined Granular suspensions
该研究系统探究边界约束对稠密颗粒悬浮液剪切增稠流变的影响，发现高受限条件下的非单调流动曲线，结合原位应力观测揭示其与应力非均质性的关联，为调控悬浮液流变特性提供了新思路。
2024-05-29 cond-mat.soft
Hydrodynamic interactions suppress deformation of suspension drops in Poiseuille flow
本文对低雷诺数下Poillille流夹带悬浮液滴的演化过程进行了数值研究。悬浮液滴由许多非接触颗粒的云模拟，这些颗粒最初随机分布在粘性流体的球形体积内，该粘性流体与液滴外部的主体流体相同。粒子的位置和速度的演变是由精确的多极润滑校正方法，在{ \sc hydromulipole}数值代码中实现的。液滴的变形被证明是较小的体积分数较大。在高浓度下，紧密颗粒之间的流体动力学相互作用与纯流体液滴的相应伸长相比显著降低了悬浮液液滴沿流动的伸长。由于流体动力学的相互作用，稠密悬浮液滴内的颗粒倾向于在液滴的中心部分停留很长时间;后来，小的团簇偶尔从液滴中分离出来，并通过组成非接触颗粒的准周期轨道稳定下来。这两种效应都显著减少了液滴沿流动的扩散。在大体积分数下，悬浮液滴通过破碎而不稳定，并且在低体积分数下，通过分散成单个颗粒而不稳定。
2010-04-28 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Unifying Suspension and Granular flows near Jamming
硬颗粒的稠密流的流变特性是奇异的，因为一个接近堵塞的阈值，其中流动停止，无论是由惯性主导的颗粒流，和过阻尼悬浮液。同时，表征速度相关性的长度尺度在干扰时出现发散。在这里，我们回顾了一个理论框架，给出了一个无摩擦粒子的定常流动的标度描述。我们的分析适用于悬浮液和惯性流动的硬颗粒。我们报告的数值结果支持的理论，并显示的相图，结果时，摩擦被添加，划定制度的有效性的无摩擦理论。
2016-11-10 cond-mat.soft
Spreading of granular suspensions on a solid surface
我们研究了非布朗球悬浮在固体基底上的牛顿液体中的悬浮液的传播。我们表明，传播动力学是很好地描述了经典的Cox-Voinov定律提供的流体粘度的值，出现在毛细管数的问题被调整到一个值，这取决于颗粒的大小和体积分数在一个非平凡的方式。我们证明，这种行为是一个签名的能力的颗粒接近接触线足够接近影响耗散。
2020-04-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.flu-dyn
Dynamic shear jamming in dense granular suspensions under extension
与干燥的颗粒物质不同，像玉米淀粉这样的致密颗粒悬浮体在水中可以强烈抵抗拉伸流动。在低延伸率下，这样的悬浮液表现得像粘性液体，但是快速延伸导致应力远远超过润滑流体动力学和毛细作用的预测的响应。为了理解这种显着的机械响应，我们实验测量的法向力所赋予的一个板上的悬浮液的大部分垂直向上移动在一个控制的速度。我们观察到，在速度阈值以上，峰值力增加了几个数量级。使用快速超声成像，我们绘制出的悬浮液内的局部速度分布，揭示了快速扩展下形成的不断增长的堵塞区域。该区域通过强烈的速度梯度与容器的刚性边界相互作用，这表明与最近提出的剪切堵塞机制有直接联系。
2016-12-09 cond-mat.soft
Dynamics of driven granular suspensions
我们提出了一个简单的模型，悬浮液中的粒状颗粒的动力学是适合的事件驱动算法，允许模拟$N=\mathcal{O}(10^6)$粒子或更多。作为第一种应用，我们考虑通过向上的液体流流化的致密颗粒填料，即流化床。在定常状态下，当所有的力平衡时，我们总是观察到一个定义明确的界面，其宽度近似与填充分数无关。我们还研究了膨胀和沉降的动力学后，流量突然变化引起的变化，在固定的包装分数和确定的时间尺度达到一个稳定的状态。
2014-06-16 cond-mat.soft
Shear jamming and fragility in dense suspensions
剪切引起的堵塞现象是稠密悬浮液复杂流变行为中的一个因素。这种剪切堵塞状态是脆弱的，即，它们对于与产生它们所施加的应力不相容的施加应力是不稳定的。这种特殊的流动历史依赖的应力响应是由于流动诱导的微观结构。为了研究在恒定剪切应力下实现的堵塞状态，我们对具有摩擦接触力和流体动力润滑力的非布朗粒子进行了动态模拟。我们发现明确的签名，区分这些脆弱的国家从更传统的各向同性堵塞状态。
2019-05-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Clogging in constricted suspension flows
通过对单个颗粒的跟踪，对荷电稳定悬浮液在单个狭窄通道中的流动进行了实验研究。令人惊讶的是，该行为被发现是定性相似的惯性干燥颗粒系统：对于较小的颈部颗粒尺寸比（D/d<3）的值，堵塞随机形成的颗粒跨越收缩的拱形。堵塞事件的统计是泊松报告的颗粒系统和同意，对于中等颗粒体积分数（$ϕ\approx20\%$），与一个简单的随机模型的颗粒数量在颈部。对于较大的颈部尺寸（D/d>3），即使在实验中可实现的最大$ϕ$（$\approx60\%$）下，也观察到不间断的颗粒流，其类似于沙漏的颗粒流。在过渡到实际上不间断的流动时D/d的这个特别小的值归因于通过颗粒的官能化和润滑实现的颗粒之间的低有效摩擦。
2017-11-16 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Shear thickening of highly viscous granular suspensions
实验研究了振荡剪切下稠密颗粒悬浮液的剪切增稠现象。直接成像的悬浮液-空气界面，我们观察到膨胀超过一个临界应变$γ_c$和剪切增稠的最大围压达到和接触线移动的结束。分析剪切剖面，我们提取由于流体动力学$η_μ$、扩张$η_c$和沉降$η_g$的粘度贡献。$η_g$控制剪切稀化状态，而$η_μ$和$η_c$共同决定剪切增稠行为。当悬浮液的粘度从10 cst变化到1000 cst时，发现$η_μ$与$η_c$竞争并软化剪切增稠的不连续性质。
2014-04-28 cond-mat.soft
Simulating dense granular suspension rheology using LAMMPS
高密度悬浮液广泛存在于自然界、制造业和工艺工程中。基于粒子的模拟已被证明是实验流变特性的宝贵补充，作为虚拟流变仪，可以快速探索参数空间和详细审查微观动力学。为了最大限度地提高这种模拟的效用，利用预先存在的、良好优化的、有据可查的代码可能是有利的。在这里，我们提供了一个简单的描述如何使用LAMMPS研究稠密的，颗粒悬浮液的流变学。
2022-12-16 cond-mat.soft physics.ed-ph
Coupled DEM-LBM method for the free-surface simulation of heterogeneous suspensions
悬浮液的组成颗粒相和液相之间的相互作用的复杂性需要对组成本身进行适当的处理。混合计算框架为这类系统的数值模拟提供了一种很有前途的方法。当颗粒相的粒子动力学的拉格朗日描述在流体描述中找到对应时，这是自然完成的。在这项工作中，我们采用扩展的格子玻尔兹曼方法的非牛顿流变学，自由表面，和移动边界。该模型允许相位的完全耦合，但以简化的方式。通过一个重力驱动的颗粒悬浮流的例子给出了实验验证。
2015-09-03 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Tunable mechanical properties and air-based lubrication in an acoustically levitated granular material
James Franck Institute, University of Chicago（詹姆斯·弗兰克研究所，芝加哥大学）；Department of Physics, University of Chicago（芝加哥大学物理系）；Department of Physics, Drexel University（德雷塞尔大学物理系）；Department of Chemistry, Stanford University（斯坦福大学化学系）；Department of Radiology, Stanford University（斯坦福大学放射学系）；Department of Chemical Engineering, Stanford University（斯坦福大学化学工程系）
本研究通过声学悬浮技术调节颗粒材料的机械性能，并利用空气层实现润滑效果，探索大颗粒粘结环境下润滑的影响。
2024-12-17 cond-mat.soft
Shear viscosity scaling of granular suspensions across dilute to dense regimes
本文通过 DEM-LBM 恒体积剪切模拟，提出以过渡固体分数 $ϕ_d$ 统一描述非 Brownian 颗粒悬浮液在稀疏至稠密区的黏度标度。
2023-07-17 cond-mat.soft
Constitutive flow law for hydrogel granular rafts near the brittle-ductile transition
The University of Osaka（大阪大学）
本研究提出了一种适用于近脆性-塑性转变处水凝胶颗粒筏的本构流变定律，结合了干颗粒流变学与非局部效应及阻尼粘性流动。
2026-02-09 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Shear thickening and migration in granular suspensions
我们研究了非布朗粒子的稠密悬浮液中剪切增稠的出现。我们结合局部速度和浓度测量使用磁共振成像与宏观流变实验。在稳定状态下，我们观察到的材料是异质的，我们发现，局部流变性呈现出连续的过渡，在低剪切速率从粘性剪切增稠，Bagnoldian，行为与剪切应力成比例的剪切速率平方，预测的缩放分析。我们发现，从一个出乎意料的快速迁移的晶粒，我们归因于Bagnoldian流变学的出现的异质性的结果。迁移过程中观察到伴随着宏观瞬态不连续剪切增稠，因此这不是一个固有的性质的颗粒悬浮液。
2011-05-03 cond-mat.soft
Yield stress and shear-banding in granular suspensions
我们研究的屈服应力的出现在稠密的悬浮液中的非布朗粒子，通过结合本地的速度和浓度的测量，使用磁共振成像与宏观流变实验。我们表明，重力和粘性应力之间的竞争是在这些系统中的屈服应力的发展在相对较低的体积分数的起源。此外，它还伴随着剪切带现象，这是这种竞争的标志。然而，如果该系统是仔细的密度匹配，没有屈服应力，直到62.7 - 0.3%的体积分数。
2009-07-13 cond-mat.soft
Collapsing granular suspensions
提出了一个二维接触动力学模型作为一个崩溃的悬浮液/土壤的微观描述，以捕捉基本的物理过程的生成和崩溃的系统的动态。我们的物理模型进行了比较，从现场测量获得的真实数据与自然塌陷/悬浮土壤。我们表明，我们的塌陷悬浮液/土壤模型的剪切强度行为是非常相似的行为，这种塌陷悬浮液土壤，为未扰动和扰动阶段的材料。
2009-11-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Critical scaling and soft granular rheology of frictionless non-Brownian suspensions across jamming
Univ. Grenoble Alpes（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；Grenoble INP（格勒诺布尔国立理工学院）
通过三维模拟研究无摩擦非布朗可变形颗粒悬浮液跨堵塞转变的流变行为，开展临界标度分析证实剪切驱动堵塞为二阶临界现象，构建流态图谱并提出软颗粒流变标度关系，实现宽范围动力学与密度区间的数据塌缩与预测。
2026-09-04 cond-mat.soft
Probing dissipation in spreading drops with granular suspensions
在这篇文章中，我们研究了密度匹配的颗粒悬浮液的液滴在固体表面上的扩散。粒径分布的双分散性通过突出润湿动力学的关键要素丰富了从单分散实验得出的结论。在所有情况下，动态接触角和接触线速度之间的关系遵循与简单流体类似的关系，尽管颗粒的存在引入了复杂性。我们从这个关系中提取的悬浮液的表观润湿粘度，不同于在散装测量。由实验测量支持的量纲分析产生液滴内部区域的大小的估计，其中动态接触角的值取决于粘性耗散和毛细管应力的平衡。取决于颗粒尺寸如何与该粘性截止长度进行比较，在确定表观润湿粘度的值时似乎是至关重要的。对于双峰共混物，粒度比可用于显示接触线处的局部结构和体积分数的影响，这两者都影响相应的润湿粘度的值。
2022-12-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.flu-dyn
Rheology of dense granular suspensions under extensional flow
我们研究了颗粒悬浮体在各种拉伸变形和简单剪切下的数值模拟。的粘度和Trouton的比率（拉伸剪切粘度的比率）的固体体积分数$ϕ$接近零惯性的极限的函数计算。无摩擦颗粒的悬浮液遵循牛顿Trouton的比例$ϕ$一直到$ϕ_0$，一个通用的卡点，是独立的变形类型。与此相反，摩擦颗粒导致的变形类型相关的堵塞分数$ϕ_m$，这是最大的剪切流。因此，特劳顿的比率从牛顿开始，但发散为$ϕ\toϕ_m$。我们解释了这种差异，在悬浮液中的摩擦颗粒考虑在堵塞的颗粒排列。虽然无摩擦颗粒悬浮液在堵塞时具有几乎各向同性的微结构，但摩擦允许更多的各向异性接触链，这允许在较低的$ϕ$下堵塞，但引入了协议依赖性。最后，我们提供的证据表明，粘性数流变学可以从剪切延伸变形，特别是成功的崩溃无摩擦颗粒。拉伸变形是悬浮液流变学中的一个重要类别，与浆料加工、造粒和高性能材料有关。
2018-04-22 cond-mat.soft
Creeping Avalanches of Brownian Granular Suspensions
我们研究了一堆微米级的二氧化硅颗粒在小型旋转鼓充满水的雪崩动力学。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。在角度$θ$ \_c以下，我们观察到桩缓慢流动直至变平的蠕变状态。在这种情况下，松弛是对数的时间，是较慢的，当颗粒的重量和热搅拌之间的比率增加。我们提出了一个简单的1D模型的基础上克雷默的逃逸率来描述这种流动。
2017-10-25 cond-mat.soft
Normal stress differences in dense suspensions
采用无惯性粒子动力学模拟方法，考虑流体动力润滑和摩擦接触力，研究了在简单剪切流动下稠密悬浮液中法向应力差的存在和微观起源。悬浮颗粒之间的流体动力学和接触力的协同作用被认为是负贡献的第一法向应力差$N_1$的起源，而观察到的$N_1$在较高的体积分数附近堵塞的正值是由于在硬球极限不能占的影响。此外，我们发现，应力各向异性引起的平面性的简单剪切流消失的体积分数接近堵塞点的无摩擦颗粒，而它仍然是有限的情况下的摩擦颗粒。
2018-09-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Discontinuous Shear Thickening of Frictional Hard-Sphere Suspensions
不连续剪切增稠（DST）观察到在许多稠密的非热悬浮液已被证明是难以理解的，并通过数值模拟再现。通过引入一个数值方案，包括相关的流体动力学相互作用和granularlike接触，我们表明，接触摩擦是至关重要的DST。在临界体积分数以上，我们观察到两种状态的存在：低粘度，无接触（因此，无摩擦）状态，和高粘度摩擦剪切卡住状态。这两种状态被临界剪切应力分开，临界剪切应力与DST发生的临界剪切速率相关。剪切堵塞状态使人联想到颗粒物质的堵塞阶段。连续剪切增稠被视为堵塞转变的较低体积分数痕迹。
2013-10-05 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Accelerated drop detachment in granular suspensions
我们使用具有不同体积分数（= 15%至55%）和粒径（d = 20 μm至140 μm）的密度匹配模型悬浮液，实验研究了颗粒悬浮液滴的分离。我们表明，在脱离过程的开始，悬浮液的行为作为一个有效的流体。在这种制度下的脱离动力学可以完全由悬浮液的剪切粘度来描述。在分离的后期，动力学变得与体积分数无关，并且被发现与组织间液的动力学相同。令人惊讶的是，目视观察显示，在这个阶段，颗粒仍然存在于颈部。我们怀疑是粒子的重排局部释放了晶粒的颈部，导致了观察到的动力学。接近最终夹断时，与纯组织间液的动力学相比，悬浮液的分离进一步加速。这种加速可能是由于颈部直径达到颗粒尺寸的数量级，并且液体线的连续变薄不再可能。不同脱离状态之间的交叉是晶粒尺寸和初始体积分数的函数。我们的特点作为一个功能的晶粒尺寸和体积分数的整体加速度。
2011-08-11 cond-mat.soft
Flow and Jamming of Granular Suspensions in Foams
颗粒泡沫的排水研究的条件下，颗粒不被单独捕获的间隙孔隙空间的收缩。随着颗粒体积分数$ϕ_{p}$的增加，排水速度连续减小。悬浮液堵塞-因此排水停止-对于值$ϕ_{p}^{*}$，其揭示了颗粒尺寸的强烈影响。在占特定的几何形状的泡沫，我们表明，$ϕ_{p}^{*}$占不寻常的约束效应时，颗粒包装成泡沫网络。我们的模型定量的整体行为的悬浮液-从流动到堵塞-考虑明确的发散，其有效粘度在$ϕ_{p}^{*}$。在排水范围之外，预计报告的堵塞转变对与颗粒泡沫相关的所有方面（从老化到机械性能）都具有深刻的意义。
2014-01-13 cond-mat.soft
Rheology of bidisperse suspensions at the colloidal-to-granular transition
School of Engineering, The University of Edinburgh（爱丁堡大学工程学院）；School of Physics and Astronomy, The University of Edinburgh（爱丁堡大学物理与天文学院）
研究双分散悬浮液在胶体到颗粒过渡时的流变学行为，揭示了不同组分比例下粘度和剪切变稠特性变化规律。
2025-06-05 cond-mat.soft
Stripe formation in horizontally oscillating granular suspensions
本文介绍了在水平振荡的颗粒悬浮液中斑图形成的实验研究结果。从均匀状态开始，悬浮液在特定的振荡频率和振幅范围内变成条纹图案。我们观察到垂直于振动方向的层状结构的初始发展和条纹的逐渐变粗。然而，这两个过程都逐渐减慢并最终饱和。条纹宽度的概率分布接近非单调稳态形式，可以近似为泊松分布。我们观察到类似的结构，在MD模拟软球形颗粒耦合到周围流体的运动。
2014-07-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Discontinuous shear thickening without inertia in dense non-Brownian suspensions
一个共识是，在稠密悬浮液中的不连续剪切增稠（DST）标志着从流动状态的过渡，其中颗粒保持良好的分离的润滑层，一个占主导地位的摩擦接触。我们在这里表明，合理的假设接触增殖预测两种不同类型的DST在惯性的情况下。第一种情况发生在密度高于摩擦颗粒的堵塞点时;在这里，增厚状态完全堵塞，并且（除非颗粒变形）不能在没有不均匀性或破裂的情况下流动。第二种状态显示应变率滞后，并在较低密度下出现，其中增厚相平滑流动。DST预计会出现时，有限范围的排斥推迟接触形成，直到超过一个特征应力水平。
2013-11-16 cond-mat.soft
Acoustic transparency and absorption in dense granular suspensions
Institut Langevin, ESPCI Paris, Université PSL, CNRS（朗之万研究所，巴黎高等物理化工学院，巴黎文理研究大学，法国国家科学研究中心）；Laboratorio de Acústica Ultrasonora, Instituto de Física, Facultad de Ciencias, Universidad de la República（超声波声学实验室，物理研究所，理学院，共和国大学）
研究发现致密颗粒悬浮液中存在声学透明频带，通过高频超声脉冲激发低频波，并揭示吸收机制与传统模型的偏差。
2026-01-15 cond-mat.soft
Restructuring a passive colloidal suspension using a rotationally driven particle
本文通过实验和模拟，研究了旋转驱动粒子诱导的流动如何长程重构被动胶体悬浮液，形成超过驱动粒子半径10倍的图案，且图案尺寸仅取决于粒子离地高度。
2024-02-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Drastic slowdown of shear waves in unjammed granular suspensions
本文对剪切弹性波沿稠密颗粒悬浮体表面的传播进行了实验研究。使用超快超声扫描仪，我们监测软化的剪切波速度内的光学不透明的介质作为驱动振幅的增加。对于这样的非线性行为两个政权被发现：在第一个政权，我们观察到一个显着的剪切模量减弱，但没有可见的晶粒重排。在第二个政权，有一个明确的晶粒重排伴随着模量下降高达88%。提出了一个摩擦模型来描述非线性弹性和塑性之间的相互作用，突出了接触断裂前的接触滑移的关键作用。对这些非线性剪切波的研究可以弥补两种不相交的方法之间的差距，用于描述非干扰附近的动力学：线性弹性软模式和非线性碰撞冲击。
2018-10-19 cond-mat.soft
Transient flows and migration in granular suspensions: key role of Reynolds-like dilatancy
我们调查的瞬态动力学的剪切悬浮液的中性浮力颗粒在压力施加的条件下，受到突然变化的剪切速率或外部压力。离散元法模拟表明，取决于流动参数（颗粒和系统的大小，初始体积分数），悬浮液的早期应力响应可能会强烈不同于基于稳态流变学的悬浮平衡模型的预测。我们表明，一个两相模型，结合Pailha & Pouliquen（2009）的类Elderolds双折射定律，该定律规定了应变尺度$γ_0$上悬浮液的膨胀率，定量地捕获了整个参数范围内的悬浮液膨胀/压实。与达西流引起的孔隙压力梯度在扩张或压实，这类的Dracholds-like brachancy意味着，早期的应力响应的悬浮液是非局部的，与非局部的长度尺度$\ell$的规模与颗粒大小和代数发散堵塞。在受$\ell$影响的区域中，应力水平不是通过稳态流变学而是通过由膨胀/压实速率产生的达西流体压力梯度来固定的。我们的研究结果延长了有效性的类类的非线性流动规则，最初提出的堵塞悬浮液，流动悬浮液低于$ϕ_\mathrm{c}$，从而提供了一个统一的框架来描述膨胀和剪切引起的迁移。他们铺平了道路，了解更复杂的不稳定流动的稠密悬浮液，如冲击，瞬态雪崩或脉冲响应的剪切增稠悬浮液。
2021-10-05 cond-mat.soft
Shear thickening in granular suspensions: inter-particle friction and dynamically correlated clusters
我们考虑非布朗摩擦颗粒的浓悬浮液的剪切流变学。我们的研究的关键结果是出现了一个明显的剪切增稠制度，无摩擦的颗粒通常会经历剪切稀化。我们澄清，在我们的模拟剪切增稠是由于增强能量耗散通过摩擦颗粒间的力量。此外，我们的证据形成的动态相关的颗粒簇的大小$ξ$，这有助于通过增加\emph{viscous}耗散的剪切增稠。标度参数给出了$η\sim ξ^2$，它与数据非常吻合。
2013-11-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Non-Newtonian hydrodynamics for a dilute granular suspension under uniform shear flow
本文研究了低密度气固悬浮液中的零热流密度稳态剪切层流流动（通常称为“均匀剪切流”）。固体颗粒被建模为气体的光滑硬球与非弹性碰撞，而周围的间隙流体对颗粒的动力学的影响被建模的体积阻力的装置，在悬浮液的流变模型的上下文中。该模型是通过三个不同的，但互补的路线，其中两个是理论（格拉德矩法适用于相应的玻尔兹曼方程和一个精确的解决方案的动力学模型适用于颗粒悬浮液）和其他计算（蒙特卡罗模拟的玻尔兹曼方程）。与以往的研究颗粒剪切悬浮液，我们包括在我们的格拉德的解决方案中的非线性项的应力张量的碰撞时刻与动量转移。这种理论上的改进使我们能够检测和评估垂直于层流的平面内的法向应力差。此外，动力学模型的精确解给出了速度分布函数的速度矩的显式形式。我们的理论和数值计算结果之间的比较表明，在一般的非牛顿流变特性，峰度（第四速度矩的分布函数）和速度分布的动力学模型相当强的非弹性和不太大的值（缩放）摩擦系数表征粘性阻力的良好协议。这表明我们的分析结果的准确性，使我们能够详细描述的颗粒悬浮液的流动动力学与零热通量在整个文件。
2015-11-10 cond-mat.soft
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。
2022-12-05 cond-mat.soft
Flow, Ordering and Jamming of Sheared Granular Suspensions
采用定体积分子动力学模拟研究了颗粒悬浮体在恒定剪切力作用下的流变特性。我们推导出系统的“流程图”中的体积分数/应力平面$(ϕ,F)$：在低$ϕ$的流动是无序的，与粘度服从Bagnold样的缩放只有在小$F$和发散的堵塞点接近，如果剪切应力是足够强，在较高的$ϕ$有序的流动状态被发现，有序/无序过渡的粘度急剧下降的标志。一个广泛的干扰区域也观察到，在类比与热系统的玻璃态区域，缓慢的动力学随后动力学逮捕时发生的有序过渡被阻止。
2008-02-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Two-scale evolution during shear reversal in dense suspensions
我们使用剪切反转模拟来探索致密的非布朗悬浮液的流变学，解决相邻颗粒之间的润滑力和模拟颗粒表面接触。剪切方向突然反转的瞬态应力响应表现出与速率无关的非单调行为，捕获相应的经典实验的显着特征。流体动力学和颗粒接触应力和相关的接触网络的分析的基础上，我们表现出不同的反应，在小和大的应变，与接触断裂和结构重新定位，分别强调颗粒接触的重要性。因此，流体动力学和接触应力演变不同的应变尺度和相反的趋势，导致非单调的行为时，结合。我们进一步阐明颗粒粗糙度和排斥力在确定微观结构中的作用，因此在每个尺度上的应力响应。
2015-09-04 cond-mat.soft
Ultrasonic tracking of a sinking ball in a vibrated dense granular suspension
观察和理解入侵者通过不透明的密集悬浮物（如流沙）的运动仍然是一个实际和概念上的挑战。在这里，我们使用超声波探头调查的动态下沉的钢球在一个3D致密的玻璃珠填充饱和水。我们表明，干颗粒介质的摩擦模型可以用来描述球运动引起的水平振动。从该流变学，我们推断当增加振动强度时降低的静摩擦系数和有效粘度。我们的主要发现是，振动引起的屈服应力的降低和增加的下沉深度大概是由于诱导滑移在晶粒接触，但没有可见的塑性重排的晶粒，相反，干颗粒填料。为了解释这些结果，我们提出了一种机制，声润滑，减少颗粒间的摩擦，并导致屈服应力的降低。这种情况是不同的液化机制通常调用松散堆积的流沙，振动引起的压实增加孔隙压力，降低了对固体骨架的围压，从而降低了颗粒抵抗外部载荷。
2018-10-19 cond-mat.soft
