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.

基于朗之万方程，提出了一种新的方法，用于研究由底板能量注入流化的颗粒介质的质心脉动运动。在这个框架中，朗之万方程的解析解被用来推导出几个宏观量的解析表达式和质心的功率谱。为了验证我们的理论，我们进行了事件驱动的分子动力学模拟的一维和二维系统。在一维情况下，能量从振动的底板注入，在二维情况下，能量从底部的热壁注入。我们发现，理论预测是在很好的协议与这些模拟的结果的假设下，波动耗散关系的情况下，粒子之间的近弹性碰撞。然而，随着粒子间碰撞非弹性的增加，模拟得到的质心功率谱逐渐偏离理论曲线的预测。这种偏差和违反之间的联系的波动耗散关系进行了讨论。

项目成果

非平衡統計物理学と分子シミュレーション

非平衡统计物理和分子模拟

• 发表时间: 2008
• 期刊: 第4回分子・物質シミュレーション中核拠点形成事業人材育成講座「第2回分子シミュレーションスクール-基礎から応用まで-」テキスト
• 作者: J. Wakou;A. Ochiai;M. Isobe;礒部雅晴;渡辺宙志;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

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

A Phenomenological Theory for Vibration Response in One-dimensional Granular Gas

一维颗粒气体振动响应的唯象理论

• 发表时间: 2007
• 作者: J. Wakou;A. Ochiai;M. Isobe(Speaker)
• 通讯作者: M. Isobe(Speaker)

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