非弹性粗糙麦克斯韦粒子的颗粒气体

颗粒气体最广泛使用的模型或许是非弹性硬球模型（IHSM），其中假设颗粒是完全光滑的球体，并以恒定的法向恢复系数碰撞。一个更易处理的模型是非弹性麦克斯韦模型（IMM），其中速度相关的碰撞率被一个有效的平均场常数替代。许多研究者利用这一简化在IMM内得到了若干精确结果。另一方面，IHSM和IMM都忽略了粗糙度（实际颗粒中普遍存在）对颗粒气体动力学性质的影响。非弹性粗糙硬球模型（IRHSM）弥补了这一缺陷，该模型除了法向恢复系数外，还引入了恒定的切向恢复系数。与从IHSM到IMM的简化类似，本文提出非弹性粗糙麦克斯韦模型（IRMM）作为IRHSM的简化。通过精确计算一阶和二阶碰撞矩以及最相关的三阶和四阶碰撞矩，展示了所提模型的易处理性。结果应用于均匀冷却状态下旋转-平动温度比和速度累积量的评估。