A New Theoretical Approach for the Response and Statistical Law in the Non-Equilibrium Steady State of Granular Gas

颗粒气体非平衡稳态响应和统计规律的新理论方法

• 批准号: 19740236
• 负责人: ISOBE Masaharu
• 金额: $ 1.73万
• 依托单位: Nagoya Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-19740236/
• 关键词: 粉体振動層; 非平衡定常状態; 輸送現象; 統計則; 分子動力学法; ランジュバン方程式; 熱浴壁; 微小重力

We propose a novel approach based on a Langevin equation for fluctuating motion of the center of mass of granular media fluidized by energy injection from a bottom plate. In this framework, the analytical solution of the Langevin equation is used to derive analytic expressions for several macroscopic quantities and the power spectrum for the center of mass. In order to test our theory, we performed event-driven molecular dynamics simulations for one- and two-dimensional systems. Energy is injected from a vibrating bottom plate in the one-dimensional case and from a thermal wall at the bottom in the two-dimensional case. We found that the theoretical predictions are in good agreement with the results of those simulations under the assumption that the fluctuation-dissipation relation holds in the case of nearly elastic collisions between particles. However, as the inelasticity of the interparticle collisions increases, the power spectrum for the center of mass obtained by the simulations gradually deviates from the prediction of theoretical curve. Connection between this deviation and violation of the fluctuation-dissipation relation is discussed.

我们提出了一种基于Langevin方程的新方法，用于通过从底板注入能量的颗粒培养基中心波动的运动。在此框架中，Langevin方程的分析解用于得出几个宏观量的分析表达式和质量中心的功率谱。为了测试我们的理论，我们为一维系统进行了事件驱动的分子动力学模拟。在一维情况下，从振动底板和二维情况下底部的热壁注入能量。我们发现，理论预测与这些模拟的结果非常吻合，因为在粒子之间几乎弹性碰撞的情况下，波动散文关系存在。然而，随着颗粒间碰撞的非弹性增加，通过模拟获得的质量中心的功率谱逐渐偏离了理论曲线的预测。讨论了这种偏差与违反波动隔离关系之间的联系。

项目成果

大気のThermal Wallモデル-分子気象学に向けて-

大气热墙模型 - 迈向分子气象学 -

• 发表时间: 2008
• 作者: 礒部雅晴;松田博嗣
• 通讯作者: 松田博嗣

A Langevin Approach to One-Dimensional Granular Media Fluidized by Vibrations

振动流化一维颗粒介质的朗之万方法

• 发表时间: 2008
• 期刊: J. Phys. Soc. Jpn 77
• 作者: J. Wakou;A. Ochiai;M. Isobe
• 通讯作者: M. Isobe

剛体球系分子動力学シミュレーション-方法論の歴史的発展と大規模シミュレーションへの応用-

硬球系统分子动力学模拟 - 方法的历史发展及其在大规模模拟中的应用 -

• 发表时间: 2007
• 期刊: 日本物理学会会誌(BUTSURI) 62
• 作者: M. Isobe;A. Ochiai;礒部雅晴
• 通讯作者: 礒部雅晴

2次元剛体球系の長時間緩和のこれまでの研究と最近の発展

二维刚性球形系统长期弛豫的前期研究和最新进展

• 发表时间: 2009
• 作者: 若生潤一;礒部雅晴;礒部雅晴
• 通讯作者: 礒部雅晴

Molasses Tail in Dense Hard Sphere Fluids

稠密硬球流体中的糖蜜尾部

• 发表时间: 2010
• 作者: M.Isobe;B.J.Alder
• 通讯作者: B.J.Alder