Nonlinear rheology of dense colloidal dispersions: a phenomenological model and its connection to mode coupling theory
在三个不同的层次上讨论了稠密胶体分散体的流变特性，特别是剪切稀化。广义现象学麦克斯韦模型给出了一个广泛的框架连接玻璃态动力学的线性和非线性流变致密的无定形颗粒的解决方案。第一原理模式耦合理论计算的时间或频率依赖的剪切模量给出定量的结果，分散体的硬胶体球的线性制度。将模式耦合理论扩展到非线性区域的示意性模型恢复了广义Maxwell模型的现象学，并预测了流动曲线的普遍特征，应力与剪切速率。
2005-02-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Controlling rheology via boundary conditions in dense granular flows
边界形状，特别是粗糙度，强烈地控制着稠密颗粒流中的壁面滑移量。在本文中，我们的目标是量化和理解的致密颗粒流的哪些方面控制的边界条件，并将这些观察到一个合作的非局部模型表征慢颗粒流。为了研究边界性质的影响，我们进行实验的准二维环形剪切单元与旋转的内壁和固定的外壁;后者是从6个壁中选择具有不同的粗糙度，局部粗糙度，和遵守。我们发现，我们可以成功地捕捉到完整的流动剖面使用一组经验确定的模型参数，只有壁面滑移速度直接观察设置。通过使用光弹性粒子，我们观察到内部应力波动更粗糙的边界，对应于较低的壁滑移，并连接到传播的非局部效应起源于壁。
2022-05-23 cond-mat.soft
Information-Theoretical Approach to Relaxation Time Distribution in Rheology: Log-Normal Relaxation Spectrum Model
本研究针对黏弹性流体弛豫谱表征问题，采用信息几何与信息论方法，证明对数正态分布是信息论意义下最概然的弛豫谱，并验证了其与分数麦克斯韦模型的近似关系及实验适用性。
2025-09-02 cond-mat.soft
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
Emulsions in microfluidic channels with asymmetric boundary conditions and directional surface roughness: stress and rheology
针对微流控通道中乳液流动的定向粗糙度效应机制不明的问题，本研究通过格子Boltzmann模拟开发了从速度数据重建应力剖面的方案，关联了速度定向效应与壁面流变响应差异，并验证了方案的普适性。
2024-04-16 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Kramers-Kronig Relations for Nonlinear Rheology: 2. Validation of Medium Amplitude Oscillatory Shear (MAOS) Measurements
三次谐波介质振幅振荡剪切（MAOS）模量$G_{33}^{*}(ω)$的频率依赖性提供了在渐近非线性制度的材料行为和微观结构的洞察。由于MAOS模量测量的困难，我们提出了一种基于非线性Kramers-Kronig关系的数据验证测试。我们扩展的方法来评估线性粘弹性数据的一致性表示的实部和虚部的$G_{33}^{*}(ω)$作为麦克斯韦元素的线性组合：MAOS内核的功能形式的灵感来自时间应变可分性（TSS）。我们提出了一种统计拟合技术，称为SMEL测试，它适用于广泛的材料和模型，包括那些不服从TSS。它成功地处理了有噪声或局限于有限频率范围的实验数据。当从SMEL测试获得的Maxwell模式用于预测一次谐波MAOS模量$G_{31}^{*}$时，可以确定材料表现TSS的时间尺度范围。
2022-03-18 cond-mat.soft
Granular gas of inelastic and rough Maxwell particles
颗粒气体最广泛使用的模型可能是非弹性硬球模型（IHSM），其中颗粒被假定为具有恒定法向恢复系数的完美光滑球体碰撞。一个更容易处理的模型是非弹性麦克斯韦模型（IMM），其中速度依赖的碰撞率被一个有效的平均场常数所取代。许多研究人员利用这种简化在IMM中找到了许多精确的结果。另一方面，IHSM和IMM都忽略了粗糙度（通常存在于真实颗粒中）对颗粒气体动力学性质的影响。这是补救的非弹性粗糙硬球模型（IRHSM），其中，除了正常的恢复系数，切向恢复常数系数的介绍。在平行的简化进行时，从IHSM IMM，我们提出了在本文中的非弹性粗糙麦克斯韦模型（IRMM）作为一个简化的IRHSM。所提出的模型的易处理性说明了第一和第二度的碰撞力矩的准确评估，以及最相关的第三和第四度。结果被应用到评估的旋转平移温度比和速度累积量在均匀冷却状态。
2022-09-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Rheology of concentrated suspension of fibers with load dependent friction coefficient
本研究通过直接数值模拟，发现接触应力和载荷相关摩擦主导浓缩柔性纤维悬浮液粘度，且堵塞体积分数随长径比和粗糙度增加而降低。
2025-01-22 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Exact transport coefficients from the inelastic rough Maxwell model of a granular gas
针对颗粒气体非弹性粗糙硬球模型复杂难求解的问题，提出更易处理的非弹性粗糙麦克斯韦模型，得到其Navier–Stokes–Fourier输运系数的精确表达式，揭示内在耦合关系，为改进相关近似提供见解。
2024-06-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Hydrodynamic Origin of Friction Between Suspended Rough Particles
Department of Mechanical Engineering, University of California, Riverside（加州大学河滨分校机械工程系）
研究揭示悬浮颗粒间切向相互作用源于相对运动中颗粒间流体流动，粗糙表面导致局部流体滑动力矩显著增强，其增长速率远超光滑颗粒，对悬浮体流变学有重要影响。
2025-07-02 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Channel Flow of a Tensorial Shear-Thinning Maxwell Model: Lattice Boltzmann Simulations
我们引入了一个非线性广义张量麦克斯韦型本构方程来描述剪切变稀玻璃形成流体，最近的微观方法的非线性流变胶体悬浮液的动机。该模型捕捉到一个非零的动态屈服应力在玻璃化转变，并纳入正常的应力差异。提出了一种改进的格子玻尔兹曼（LB）模拟方案，其中包括非牛顿贡献的应力张量和处理流引起的压力差。我们测试这个计划在压力驱动的2D Poiffille流的非线性广义Maxwell流体。在稳定状态下，与解析解的比较显示出良好的一致性。启动和停止后的压力梯度的瞬态动力学进行了研究;模拟再现了一个有限的停止时间与以前的分析估计的屈服应力流体的停止流动。
2013-10-28 cond-mat.soft
Dual Cross-Linked Hydrogels: Linear Rheology and Fractional Calculus Modeling
NanoEngineering Group, Faculty of Mechanical Engineering, Technion-Israel Institute of Technology（以色列理工学院机械工程学院纳米工程组）；Department of Chemical Engineering and Materials Science, Michigan State University（密歇根州立大学化学工程与材料科学系）
本研究通过双交联水凝胶和分数微积分模型，探索了其粘弹性行为并建立了量化描述框架。
2025-12-24 cond-mat.soft
The effect of rolling friction on the rheology and kinematics of shear-thickening dense suspensions
KTH – Royal Institute of Technology（皇家理工学院）；Politecnico di Torino（都灵理工大学）；Lund University（隆德大学）
本研究通过二维离散元模拟发现，滚动摩擦通过降低堵塞堆积分数将连续剪切增稠转变为不连续剪切增稠，并揭示了其对颗粒转动运动学的独特影响。
2026-09-21 cond-mat.soft
Computer simulations of colloidal gels: how hindered particle rotation affects structure and rheology
使用计算机模拟研究了颗粒粗糙度和短程非中心力对胶体凝胶的影响，其中颗粒在旋转时经历能量的正弦变化。最小值$n$的数目和能量尺度$K$是关键参数;对于大的$K$和$n$，粒子旋转受到强烈阻碍，但是对于小的$K$和$n$，粒子旋转几乎是自由的。利用分形维数、结构因子、配位数分布、键角分布和线性流变学对一系列体系进行了模拟和表征。当粒子容易旋转时，团簇会重组以利于密集堆积。这导致更长的凝胶化时间和具有股状形态的凝胶。这种凝胶的弹性模量在高剪切频率下按$G' \propto ω^{0.5}$的比例缩放为$ω$。相反，受阻粒子旋转抑制重组，并导致快速凝胶化和扩散形态。这样的凝胶更硬，具有$G'\proptoω^{0.35}$。在低势垒和高势垒状态下的粘性模量$G''$分别根据指数$0.53$和$0.5$缩放。弹性和粘性行为之间的交叉频率通常随着旋转障碍的增加而增加。这些发现同意定性与最近的一些实验上的异质表面颗粒和DLCA型凝胶和凝胶的光滑球体的研究。
2019-09-03 cond-mat.soft
Self-diffusion in granular gases: An impact of particles' roughness
研究了颗粒粗糙度对颗粒气体自扩散系数的影响。对于一个简化的碰撞模型，其中的正常和切向恢复系数被假定为常数，我们开发了一个分析理论的扩散系数，它考虑到非麦克斯韦形式的速度-角速度分布函数。我们进行分子动力学模拟的气体在一个均匀的冷却状态和研究的自扩散系数恢复系数的依赖关系。我们的理论结果与模拟数据吻合得很好。
2012-01-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Rheology of surface granular flows
通过测量半填充单分散钢球的准二维旋转圆柱中的速度和数密度分布，研究了表面颗粒流的流变性。测量是在圆柱体的中心进行的，在那里流动是充分发展的，使用条纹摄影和图像分析。应力分布计算的数量密度分布使用的力平衡，考虑到壁摩擦。当距离由颗粒直径和速度由特征剪切速率和颗粒直径缩放时，平均速度的分布。平均速度随深度呈指数衰减，衰减长度为$λ=1.1d$。均方根在自由表面附近，速度几乎是恒定的，在过渡点以下，速度随深度线性衰减。通过对速度剖面进行数值微分得到的剪切速率显示出最大值，该最大值出现在与r.m.s.速度剖面速度分布是麦克斯韦以上的过渡点和泊松速度分布得到的层深。表观粘度（$η$）随r.m.s.速度（$u$）在剪切速率最大值处显示出相对急剧的转变，并且在低于该点的区域中，表观粘度以$η\sim u^{-1.5}$的形式变化。实验数据进行了比较，颗粒流的三种模型的预测。
2005-06-23 cond-mat.soft
A mesoscopic model for the rheology of soft amorphous solids, with application to mi- crochannel flows
研究了非晶态固体流动的介观模型。该模型是基于在微观水平上确定的关键特征，即弹性形变的周期，穿插着局部重排的颗粒，诱导长程弹性形变。这些长程变形是根据连续介质力学方法推导出来的，在固体边界的存在下，并完全包含在模型中。事实上，它们在流动中调节空间协同性，从而局部重排可能导致远处区域屈服。特别是，我们模拟了通道流，并发现空间协同性的表现形式是一致的，与发表的实验观察浓缩乳液在微通道。区分了两类影响。一方面，例如，经受不同剪切速率的区域的耦合导致在通道中心的看似未剪切的“塞”中的有限剪切速率波动。另一方面，有说服力的实验证据表明，一个特定的流变粗糙壁附近。我们讨论了不同的可能的物理起源，这种效果，我们认为，它可能与凹凸的颗粒成表面粗糙，因为他们沿着墙壁滑动。
2013-07-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Revisiting ignited-quenched transition and the non-Newtonian rheology of a sheared dilute gas-solid suspension
本文以各向异性麦克斯韦分布函数为单粒子分布函数，分析了剪切作用下由非弹性硬球组成的气固稀悬浮体的流体力学和流变学。得到了颗粒温度和二阶矩张量的三个不变量随Stokes数（$St$）、平均密度（$ν$）和恢复系数（$e$）的变化的封闭解.当斯托克斯数小时，发现高温和低温的多个状态，从而分别恢复Tsao I & Koch（J. Fluid Mech.，1995年）。相图是在三维（$ν, St, e$）空间中构建的，该空间描绘了点燃态和淬灭态及其共存的区域。的颗粒相剪切粘度和法向应力差的解析表达式，以及淬火和点燃状态的相关标度关系。在任何$e$下，剪切粘度随着剪切速率的增加而经历不连续的跳跃（即~不连续的剪切增稠）。第一个（${\mathcal N}_1$）和第二个（${\mathcal N}_2$）正应力差也经历了类似的一级转变：（i）随着$St$的增加，${\mathcal N}_1$从大的正值跳跃到小的正值，（ii）随着${\mathcal N}_2$从正值到负值，${\mathcal N}_2$的符号变化与系统从淬灭状态到点燃状态的转变相一致。优越的预测本理论的标准格拉德的方法和Chapman-Enskog解决方案证明通过比较的传输系数与模拟数据的范围内的斯托克斯数和恢复系数。
2017-06-14 cond-mat.soft
Energy nonequipartition in gas mixtures of inelastic rough hard spheres: The tracer limit
本文研究了均匀冷却状态下，示踪粒子或杂质粒子浸入非弹性粗糙硬球组成的宿主气体中的动力学性质。具体而言，通过探索系统的控制参数（质量，惯性矩，尺寸和恢复系数）的宽范围的值，其特征在于由示踪剂/主机比率的平移和旋转温度的能量均分的故障进行分析。三个互补的方法被认为是。在理论方面，Boltzmann和Boltzmann-Lorentz方程（均假设分子混沌）通过多温麦克斯韦近似的速度分布函数来求解。这使我们能够获得温度比的显式解析表达式。在计算方面，使用了两种不同的技术。首先，动力学方程数值求解的直接模拟蒙特卡罗（DSMC）方法。其次，对稀气体进行了分子动力学模拟。理论和模拟之间的比较表明，一般良好的协议。这意味着（i）分子混沌对温度比的影响并不显著（除了在高非弹性和/或大杂质）和（ii）简单的麦克斯韦近似产生相当可靠的预测。
2019-09-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Roughness-dependent tribology effects on discontinuous shear thickening
表面粗糙度影响胶体的许多性质，从消耗[1]和毛细管相互作用[2]，到它们的分散性[3]和用作乳液稳定剂[4]。它还影响颗粒-颗粒摩擦接触，这是最近出现的负责致密悬浮液的不连续剪切增稠（DST）[5-17]。这些接触的摩擦学特性很少通过实验获得[6，15，17，18]，特别是对于非球形颗粒。在这里，我们系统地解决了纳米级表面粗糙度的影响，通过生产一个全二氧化硅，树莓状胶体库[19]，并将其流变学与摩擦学联系起来。粗糙的表面导致DST开始的显著预期，无论是在剪切速率和固体负载方面。引人注目的是，它们还消除了连续增厚。DST在这里是由于微凸体的互锁，我们已经确定为“粘滑”摩擦接触，通过测量滑动相同的颗粒通过横向力显微镜（LFM）。因此，颗粒-颗粒摩擦的直接测量突出了工程摩擦学方法调整悬浮液增稠的价值。
2018-01-11 cond-mat.soft
Stress overshoot in a simple yield stress fluid: an extensive study combining rheology and velocimetry
我们报告了大量的实验数据上的应力超调现象发生在启动剪切流在一个简单的屈服应力流体，即卡波姆微凝胶。经典的流变测量和超声波测速相结合，使人们有可能得到的瞬态动力学的应力$σ(t)$和速度场的粗糙的圆柱形Couette细胞的间隙在剪切启动过程中施加的剪切速率下$\dotγ$的物理见解。(i)在小应变（$γ<1$）下，$σ(t)$线性增加并且微凝胶经历均匀变形。(ii)在时间$t_m$，应力达到最大值$σ_m$，其对应于微凝胶的失效和在移动壁处薄润滑层的成核。(iii)微凝胶然后经历一个强大的弹性反冲，并进入一个政权的总壁滑移，而应力缓慢下降。(iv)总壁滑移让位于瞬态剪切带现象，其发生的时间尺度比应力超调长得多，并已在其他地方进行了描述[Divoux \textit{et al., Phys. Rev. Lett.}，2010，\textbf{104}，208301]。整个序列对探索范围（$0.5 \le C \le 3%$ w/w）内的浓度变化非常稳健。我们进一步证明，最大应力$σ_m$和相应的应变$γ_m=\dotγt_m$都取决于所施加的剪切速率$\dot γ$和预剪切和剪切启动之间的等待时间$t_w$：只要$\dotγ$小于某个临界剪切速率$\dotγ_w\sim 1/t_w$，它们就保持大致恒定，并且它们随着$\dotγ> \dotγ_w$的$\dot γ$的弱幂律而增加[.…
2011-06-29 cond-mat.mtrl-sci 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
Large Mpemba-like effect in a gas of inelastic rough hard spheres
我们报告出现了一个巨大的Mpemba效应的均匀加热的气体的非弹性粗糙的硬球：最初较热的样品可能会冷却得比冷的一个更快，即使初始温度相差超过一个数量级。为了理解这种行为，考虑动力学方法中速度分布的最简单麦克斯韦近似就足够了。这种效应的巨大性是由于转动温度和平动温度具有可比性，这两个温度服从两个耦合的演化方程。我们的理论预测与分子动力学和直接模拟Monte Carlo数据吻合得很好。
2019-06-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Sonine approximation for collisional moments of granular gases of inelastic rough spheres
我们考虑了一个稀薄的颗粒气体硬球碰撞非弹性系数的正常和切向恢复$α$和$β$，分别。表征线速度（$\mathbf{v}$）和角速度（$\bmω$）的分布函数$f(\mathbf{v},\bmω)$的基本量是定义平移温度（$T^\text{tr}$）和旋转温度（$T^\text{rot}$）的二阶矩。$f$与由$T^\text{tr}$和$T^\text{rot}$参数化的麦克斯韦分布的偏差可以通过与四阶速度矩相关的累积量来测量。本文的主要目的是评价这些第二和第四度的时刻通过Sonine近似的碰撞率的变化。结果随后被应用到计算的温度比$T^\text{rot}/T^\text{tr}$和两个范例状态的累积量：均匀冷却状态和均匀的稳态驱动的白噪声随机恒温器。在这两种情况下发现，麦克斯韦近似的温度比不偏离Sonine预测太多。另一方面，由累积量测量的非麦克斯韦性质不能被忽略，特别是在中等和小粗糙度的均匀冷却状态下。此外，在该状态下，与平移速度直接相关的累积量在准光滑极限$β\to -1$中不同于纯光滑球的准光滑极限（$β=-1$）。这种奇异行为与均匀冷却状态的不稳定特性直接相关，因此在随机恒温器情况下不存在。
2011-03-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Role of roughness on the hydrodynamic homogeneous base state of inelastic spheres
非弹性粗糙球气体允许空间均匀的基态，在有限的弛豫时间后转变为流体动力学状态。我们发现，这种弛豫时间几乎不依赖于非弹性的程度，但随着粗糙度的降低显着增加。还提供了在任何时候的旋转速度相关性的准确描述。在给定的非弹性，粗糙度参数可以调整，以产生一个巨大的扭曲麦克斯韦分布函数。结果是从Boltzmann-Enskog方程的类梯度解中得到的，并辅以Monte Carlo和分子动力学模拟。
2014-02-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Disentangling the roles of roughness, friction and adhesion in discontinuous shear thickening by means of thermo-responsive particles
胶体或颗粒状颗粒的稠密悬浮液可以显示出明显的非牛顿行为，例如不连续剪切增稠（DST）和剪切堵塞（SJ）。颗粒表面粗糙度和粘附力的重要贡献证实了应力激活接触可以在这些现象中发挥关键作用。通过采用由响应性聚合物涂覆的微粒系统，允许摩擦、粘附和表面粗糙度作为温度的函数被选择性地和独立地调谐，我们提供了一种解开这些贡献的方法。我们发现，DST发生在较低的剪切速率时，颗粒之间的摩擦力和粘附力在高温下增强。此外，温度响应性聚合物在低温下提供润滑性，这可以掩盖表面粗糙度。通过侧向力显微镜，揭示了流变学相关的接触条件的性质，阐明了单颗粒性能和宏观流变学之间的联系。剪切过程中的原位温度调节允许修改接触条件，并根据需要打开和关闭DST。这些发现加强了我们对影响DST的微观参数的理解，并为智能非牛顿流体的设计确定了新的途径。
2020-04-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Microrheology to probe non-local effects in dense granular flows
在库仑屈服准则下，只要在遥远但邻近的空间区域中满足该准则，就可以观察到颗粒材料的流动。我们使用离散元件模拟来研究这种非局部效应，其几何形状在精神上类似于Reddy等人的实验（Phys.Rev.Lett.，106（2011）108301）：引入微流变仪以确定远处剪切带对局部流变行为的影响。数值模拟恢复了本实验的主要特征：局部剪切速率与剪切带中的剪切速率成比例，并且随着到屈服条件的距离（大致）呈指数下降。数值结果与（Phys.Rev.Lett.，111（2013）238301），并且来源于流变学的梯度扩展$μ[I]$。最后讨论了这些发现对控制非局域性的动力学机制的影响。
2015-01-27 cond-mat.soft
Bagnold scaling, density plateau, and kinetic theory analysis of dense granular flow
我们研究了沿着粗糙斜坡向下的致密颗粒流的整体流变学，其中已经发现密度分布除了模拟中的边界层之外显示出平台[Silbert { \it et al.}，E { \bf 64}，051302（2001）]。结果表明，无论是Bagnold标度和框架的动力学理论是适用于在散装，这使我们能够提取的本构关系，从模拟数据。我们的数据与动力学理论的详细比较表明，定量的正应力和剪应力的协议，但存在轻微的差异，在能量耗散，这导致相当大的分歧，在流动的动力学理论分析。
2005-02-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The Medium Amplitude Response of Nonlinear Maxwell-Oldroyd Type Models in Simple Shear
Maxwell-Oldroyd型微分本构模型的一般框架进行检查，其中未指定的非线性函数的应力和变形率张量被纳入著名的共旋版本的Jeffreys模型讨论的Oldroyd。对于中等振幅的简单剪切变形，最近开发的数学框架的中等振幅平行叠加（MAPS）流变学表明，这种广义的非线性麦克斯韦模型只能产生有限数量的不同的签名，线性组合在一个适定的基础上展开的三阶复数粘度。该基础展开表示包含在广义非线性Maxwell模型内的不同本构模型的MAPS签名库。我们描述了一个框架，定量模型识别使用此基础扩展，并讨论其局限性，区分不同的非线性特征的基础本构模型从中等振幅剪切应力数据。还考虑了正应力差的首阶贡献，揭示了只有第二正应力差提供了关于模型的弱非线性响应空间的独特信息。在简要考虑广义非线性Maxwell模型的时间-应变可分离性的条件后，我们应用三阶复粘性的基展开来推导该模型在特定剪切变形协议中的介质振幅特征。最后，我们使用这些签名从这些不同的变形协议获得的流变数据的模型参数的估计，揭示三音振荡剪切变形产生的数据，是很容易能够区分所有功能的介质振幅，简单的剪切响应空间的本构模型的广义类。
2021-03-03 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Micro-rheology of a particle in a nonlinear bath: Stochastic Prandtl-Tomlinson model
布朗粒子在非线性浴中的运动，例如，粘弹性流体，是非常感兴趣的。我们从理论上研究了一个简单的模型，这样的浴，其中两个粒子通过正弦势耦合。该模型是著名的Prandtl Tomlinson模型的扩展，已被发现再现了最近实验的某些方面，例如剪切稀化和位置振荡[J. Chem. Phys. { \bf 154}，184904（2021）]。详细分析这个模型，我们表明，位置振荡的预测行为与实验观察到的趋势定性一致;（i）振荡只出现在一定的制度的速度和陷阱刚度的限制潜力，及（ii），振幅和频率的振荡增加与驱动速度，后者在一个线性的方式。增加势垒高度的模型产生的断裂过渡作为驱动速度的函数，系统突然从一个温和的驱动状态到一个强烈的驱动状态的变化。振荡频率的比例为$(v_0-v_0^*)^{1/2}$附近的破裂速度$v_0^*$，发现无限的陷阱刚度。调查的（微）粘度为不同的参数范围内，我们注意到，位置振荡离开他们的签名由一个额外的（温和的）高原的流量曲线，表明振荡影响的微粘度。对于时间调制驱动，被驱动粒子的平均摩擦力表现出明显的共振行为，即它强烈地作为驱动频率的函数而变化。该模型有两个已知的限制：对于无限的陷阱刚度，它可以映射到倾斜的周期势中的扩散。对于无限大的浴摩擦，恢复了原来的Prandtl Tomlinson模型.我们发现，该模型的流动曲线（大致）跨越这两个极限情况之间。
2021-07-02 cond-mat.soft
Kinetic theory of dilute weakly charged granular gases with hard-core and inverse power-law interactions under uniform shear flow
Tokyo University of Agriculture and Technology（东京农工大学）
本文基于玻尔兹曼方程和格拉德矩展开，研究了在均匀剪切流下稀弱电荷颗粒流体的稳态流变学，通过分析碰撞率和输运系数，验证了与直接模拟蒙特卡罗结果的定量一致性和速度分布函数的近似麦克斯韦分布性。
2026-02-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
On the front shape of an inertial granular flow down a rough incline
在复杂地形上流动的颗粒物质在工业和地球物理环境中是普遍存在的。本文研究了粗糙坡面上颗粒层流动的小尺度模型。颗粒前沿的形状解析求解通过使用一维Savage-Hutter的模型的基础上深度平均的质量和动量方程的分数表达式的摩擦流变学$μ(I)$。与以前的研究不同，假设“活塞流”，自由形状因子$α$描述的垂直速度分布，考虑到确定的解决方案。这样，我们通过弗劳德数Fr和形状因子$α$来证明惯性对前轮廓的影响。并与[O. Pouliquen，Phys. Fluids 11，1956（1999）]，并利用我们在更高弗劳德数下获得的新实验数据。当模型中采用$α$ = 5/4时，理论与实验结果吻合较好，对应于Bagnold型速度分布。然而，公开的问题提出了颗粒流的垂直速度分布和流变函数$μ(I)$的表达和实验数据的校准。
2015-11-10 cond-mat.soft physics.flu-dyn
A rheological state diagram for rough colloids in shear flow
稠密悬浮液、玻璃和颗粒材料的流动受到组成颗粒之间摩擦相互作用的严重影响。然而，无论是流体力学还是摩擦都没有成功地解释浓悬浮液中的全部流动现象。具有粗糙的颗粒代表了一个恰当的例子。润滑流体动力学无法完全捕获两个关键的流变特性，即粘度急剧增加，第一法向应力差可以随着体积分数的增加而切换符号。然而，考虑粒子间摩擦的模拟也无法完全预测这些特性。此外，实验表明，流变行为可以根据颗粒粗糙度和可变形性而变化。我们试图解决这些明显的矛盾，通过系统地调整模型胶体的粗糙度，研究它们的粘度和第一法向应力差下的稳定剪切，并最终生成一个流变状态图，演示了表面粗糙度如何影响剪切增稠和粘性之间的过渡。我们的模拟，这是在良好的协议与实验，表明粗糙颗粒之间的摩擦是显着的。此外，我们发现，粗糙度逐渐降低临界条件所需的剪切增稠和粘性的发病。因此，我们的研究结果提供了一个重大贡献，在悬浮液流变学领域具有广泛的相关性，颗粒和颗粒材料。例如，可以调整颗粒几何形状以增加在施加刺激时变成固体状的材料的功效。另一方面，使用浓缩浆料的工程师现在可以使用组成颗粒的图像来估计最佳的流动处理条件。
2016-10-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Steady state in a gas of inelastic rough spheres heated by a uniform stochastic force
在这里，我们研究的非弹性粗糙球的颗粒气体中达到的稳定状态，受到空间均匀的随机体积力。随机力具有所谓的白噪声的形式，并且通过将脉冲添加到粒子平移速度来起作用。我们工作出相应的速度分布函数的分析解决方案，从Sonine多项式展开，显示能量之间的非均分的平移和旋转模式，平移和旋转的峰度，和旋转速度的相关性。通过与玻尔兹曼动力学方程的数值解（通过直接模拟蒙特卡罗方法）的比较，我们表明，我们的解析解提供了一个很好的描述，在一定范围内的非弹性和粗糙度定量非常准确。我们还发现了三个重要的功能，使强制颗粒气体的稳定状态非常不同的均匀冷却状态（实现由非强制颗粒气体）。首先，边缘速度分布总是接近麦克斯韦分布。第二，有一个连续的过渡到纯光滑极限（粒子旋转的影响被忽略）。第三，角速度-旋转速度的相关性显示出对准垂直相互取向的偏好（这被称为“举网球”行为）。
2015-11-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
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
Solid-fluid transition in a granular shear flow
研究了准二维旋转圆柱中颗粒剪切流的流变特性。在沿表面流动层长度的中点附近进行测量，其中流动是稳定和非加速的。条纹摄影和图像分析用于获得粒子的速度和位置。考虑不同的颗粒尺寸和旋转速度。我们发现一个急剧的过渡，在表观粘度（$η$）的变化与均方根速度（$u$）。在对应于转变点（较高均方根速度）的深度以上的类流体区域中，随着均方根速度的降低，粘度迅速增加。低于过渡深度，我们发现$η\propto u^{-1.5}$为所有不同的情况下研究和材料接近非晶态固体状状态的层深。速度分布是麦克斯韦以上的过渡点和泊松速度分布得到的层深。观察到的转变似乎类似于玻璃化转变。
2004-02-25 cond-mat.soft
Mpemba-like effect protocol for granular gases of inelastic and rough hard disks
我们研究的条件下，Mpemba效应出现在颗粒气体的非弹性和粗糙的硬盘驱动的一类恒温器，其特征在于分裂成平移和旋转对应的噪声强度。因此，粒状颗粒受到随机力和随机扭矩的影响，分别注入平移和旋转能量。我们认识到，这类恒温器的某种选择可以仅由总强度和转移到相对于平移自由度的旋转自由度的噪声的分数来表征。首先，Mpemba效应的特征在于所考虑的样品的温度曲线之间的交叉的外观。后来，一个过冲的温度演变相对于稳态值被观察到，并改变了Mpemba效应产生的机制。参数的选举允许设计合理的协议的基础上，这些恒温器产生的初始状态，观察Mpemba样效应的实验。为了获得明确的结果，我们使用一个有充分根据的麦克斯韦近似的演化动力学和稳态量。最后，将理论结果与直接模拟Monte Carlo和分子动力学结果进行了比较，发现两者吻合得很好。
2022-10-11 cond-mat.soft
Rheological constitutive equation for model of soft glassy materials
我们精确地求解并详细地描述了泡沫、乳状液、泥浆等的低频剪切流变学的简化标量模型。Lequeux，P. Hebraud，M. E. Cates，Phys. Rev. Lett. 78，2020（1997）]。该模型将这种“软玻璃质材料”流变学的相似性归因于结构无序和亚稳性的共同特征。通过关注介观元素的动力学，它保留了一个通用的字符。相互作用由平均场噪声温度x表示，玻璃化转变发生在x=1（以适当的单位表示）。该模型的精确解采用将应力与应变历史相关联的本构方程的形式，从该本构方程可以导出所有流变性质。对于线性响应，我们发现储能模量G'和损耗模量G“都随频率ω^{x-1}（1<x<2）变化，在玻璃化转变附近变得平坦。在玻璃相，老化的模量预测。稳态剪切流动曲线显示x<2的幂律流体行为，玻璃相中具有非零屈服应力; Cox-Merz规则在该非牛顿状态下不成立。单阶和双阶应变进一步探讨了模型的非线性行为，这是不能很好地表示的BKZ关系。最后，我们考虑在有限应变幅γ下G'和G“的测量。在玻璃化转变附近，随着应变扫描中γ的增加，G“呈现最大值。由于非线性效应，它的值可能会被严重高估，即使当应力响应非常接近谐波时也会出现这种效应。在最大应变γ_c处，测量仍能探测到线性响应，这一点与频率无关。
1998-04-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Linking particle properties to paste extrusion flow characteristics using discrete element simulations
挤出是一种广泛使用的将浆料形成为设计形状的工艺，并且是许多工业产品制造的核心。通过一个正方形入口模具的非布朗球悬浮在牛顿流体中的模型糊状物的挤出进行了研究，使用离散元模拟，捕捉单个颗粒的接触和流体动力学相互作用。模拟揭示了不均匀的速度和应力分布，起源于由组成颗粒形成的固有微观结构。这些功能被证明是相关的通用膏挤出行为，如离模膨胀。使用Benbow-Bridgwater方程将挤出机两端的压降与挤出物速度相关联，其中经验参数直接与颗粒性质（如表面摩擦）和加工条件（如挤出机壁粗糙度）相关联。我们的模型和结果将悬浮液流变学的最新进展带入工业环境，为未来的模型开发，糊料配方和挤出设计奠定基础。
2016-08-22 cond-mat.soft
Coupled continuum modeling of size-segregation driven by shear-strain-rate gradients and flow in dense, bidisperse granular media
本研究通过DEM模拟和耦合连续介质模型，揭示并预测了稠密双分散颗粒系统中由剪切应变率梯度驱动的尺寸分离动力学，实现了流动场与分离行为的同步捕获。
2023-01-26 cond-mat.soft
Heat Dissipation Rate in a Nonequilibrium Viscoelastic Medium
像细胞皮层和组织这样的活的非牛顿物质在多个空间和时间尺度上被驱离平衡。嵌入这种介质中的粒子的随机动力学是非马尔可夫的，由广义朗之万方程给出。由于动力学的非马尔可夫性质，热耗散和熵产生率不能使用马尔可夫过程的标准方法计算。在这项工作中，计算散热，我们使用一个有效的马尔可夫描述的非马尔可夫动力学，其中包括度的自由介质。具体来说，我们计算的熵产生和热耗散率的非牛顿介质中的一个球形胶体的流变学是由一个Maxwell粘弹性元件并联的粘性流体元件，连接到不同的温度浴。这个问题是非平衡的原因有两个：由于不同的有效温度的浴介质是非平衡的，和粒子被驱动的外部随机力的平衡。当介质处于非平衡状态时，粒子的有效非马尔可夫动力学可能导致热耗散和熵产生率为负值。当考虑介质的自由度时，正性被恢复。当介质处于平衡状态，且唯一的非平衡分量是外部驱动时，从粒子的有效描述中获得正确的耗散。
2020-02-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Features distinguishing the flow behavior of polyelectrolytes with opposite charges in aqueous solutions
研究通过HSAB理论揭示了带相反电荷的聚电解质在水溶液中流变行为的差异源于特定的离子配对，提出了通过选择合适反离子来调控流变响应的方法。
2026-01-29 cond-mat.soft
The Role of Hydrogen Bridging Bonds in the Shear-Thickening and Jamming of Dense Suspensions
The University of Chicago（芝加哥大学）；Dankook University（檀国大学）；ExxonMobil Technology and Engineering Company（埃克森美孚技术与工程公司）
研究通过改变溶剂分子结构影响粒子-溶剂和溶剂-溶剂相互作用，揭示氢键对悬浮液剪切增稠和阻塞行为的调控作用。
2026-05-13 cond-mat.soft
Wall slip and flow of concentrated hard-sphere colloidal suspensions
我们提出了一个全面的研究的滑移和流动的浓缩胶体悬浮液使用锥板流变仪和同步共聚焦成像。在胶态玻璃体系中，对于光滑的非粘性壁，悬浮液的固体性质导致流变学从大应力下的Herschel-Bulkley（HB）整体流动行为转变为低应力下的宾汉样滑移行为，这对于足够的胶体壁吸引力或胶体级壁粗糙度是抑制的。可视化显示了滑动-剪切转变如何取决于间隙尺寸和两壁的边界条件，并且部分滑动在屈服应力以上持续存在。一个唯象模型，结合宾汉滑移定律和HB散装流量，充分考虑的行为。微观上，宾汉定律与壁处的薄（亚胶体）润滑层有关，从而引起滑移参数对颗粒尺寸和浓度的特性依赖性。我们将此与悬浮液的渗透压和屈服应力，并分析范德华相互作用的影响。对于最大的浓度，我们观察到屈服应力周围的非均匀流动，与最近的工作集中膏体剪切带。我们还描述了残余滑移在浓缩的液体悬浮液中，消失的屈服应力导致共存的（弱）滑移和散装剪切流的所有测量速率。
2012-01-20 cond-mat.soft
Diffusivity and Weak Clustering in a Quasi 2D Granular Gas
Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del IPN（墨西哥国家研究中心）；Universidad Autónoma de San Luis Potosí（圣路易斯波托西自治大学）
我们提出了一个准二维耗散颗粒状气体，保持在一个非凝聚的稳定状态，通过在粗糙的基板上的垂直振动的详细模拟结果。这种气体在其对分布函数（PDF）的尾部显示出弱的幂律衰减，表明分形，因此倾向于在几个尺寸尺度上形成集群。这种聚集单调地依赖于耗散系数，当球-球碰撞是保守的时，这种聚集消失。聚类也是敏感的包装分数。这种气体也显示出类似系统的标准非平衡特性，包括非麦克斯韦速度分布。扩散系数的计算在所有的条件下的模拟，它被发现，稀释的气体更扩散较小的恢复系数。
2010-06-01 cond-mat.soft
Yield stress and other flow and wall slip parameters of viscoplastic fluids from steady torsional flow
粘塑性流体普遍存在的壁面滑移行为使得分析其稳态扭转流动数据以确定其屈服应力和其剪切粘度材料函数的其他参数具有挑战性。可以使用粗糙化表面以防止壁滑移，但是这样的方法经常导致样品破裂。相反，它在这里示出的屈服应力的粘塑性流体可以确定从扭矩与表观剪切速率数据的稳定扭转流使用一个单一的间隙。粘塑性流体的扭矩与表观剪切速率数据的斜率的阶跃变化标志着流体的屈服应力。为了证明，粘塑性悬浮液的剪切粘度和表观壁滑移行为的早期表征参数[He等人，J. Rheology，63，19（2019）]用于获得每个转速下的剪切应力分布和扭矩。屈服应力，确定从扭矩与表观剪切速率的数据，可以通过使用第二种方法依赖于壁滑移速度与壁速度的比较进行验证，而在同一时间，使其他参数的剪切粘度材料函数的粘塑性流体的确定。
2021-06-24 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Noninvasive rheological inference from stable flows in confined tissues
通过自驱动应力推断迁移上皮组织的流变学特性，揭示细胞弹性与粘性响应及肌球蛋白II同源物的作用
2025-11-25 cond-mat.soft q-bio.TO
Shear thickening in suspensions of particles with dynamic brush layers
本文研究表面功能化胶体颗粒与遥爪聚合物形成动态共价键所诱导的粘性摩擦，发现动态刷层使剪切增稠起始应力随粒径按-1.76幂律变化，并伴随法向应力差增强和堵塞体积分数降低。
2024-06-10 cond-mat.soft
Influence of the imposed flow rate boundary condition on the flow of Bingham fluid in porous media
本文研究施加流速边界条件下宾汉流体在多孔介质中的流动，发现流动路径边界层尺度随流速呈幂律变化，并通过有向聚合物映射揭示了其粗糙度指数及非流动表面的雪崩统计特性。
2024-01-18 cond-mat.soft physics.flu-dyn
