评估高耗散自由冷却颗粒气体中不稳定性的流体动力学描述
统计力学
2012-04-17 v2
摘要
颗粒流表现出的一个有趣现象是由基于动力学理论的模型预测的不稳定性，称为颗粒“聚集”，指的是耗散颗粒倾向于形成瞬态的、相对高浓度的松散区域。在这项工作中，我们通过系统稳定性评估了最近提出的[Garzó等人，Physica A 376, 94 (2007)]用于颗粒气体的修正Sonine近似。特别地，我们通过使用从标准和修正Sonine近似获得的输运系数表达式，对Navier-Stokes阶流体动力学方程进行稳定性分析，确定了与两种不稳定性（涡旋和团簇）开始相关的临界长度尺度。我们检查了两种Sonine近似在固体分数φ<0.2、小恢复系数e=0.25-0.4范围内的影响，其中标准理论和修正理论表现出差异。将临界长度尺度的理论预测与分子动力学（MD）模拟进行比较，其中一小部分由于非弹性坍缩而未考虑。结果显示MD与修正Sonine理论之间具有极好的定量一致性，而标准理论在这个高耗散参数空间中失去了准确性。修正理论还修正了标准理论与MD之间对于更容易形成的不稳定性的定性失配（高耗散）。此外，通过MD简要检查了团簇尺寸的演化，表明域尺寸团簇可能保持稳定或尺寸减半，取决于系统参数。
引用
@article{arxiv.1202.4977,
title = {Assessing a Hydrodynamic Description for Instabilities in Highly Dissipative, Freely Cooling Granular Gases},
author = {Peter P. Mitrano and Vicente Garzó and Andrew M. Hilger and Christopher J. Ewasko and Christine M. Hrenya},
journal= {arXiv preprint arXiv:1202.4977},
year = {2012}
}
备注
4 figures; to be published in Phys. Rev. E