二维粗糙颗粒气体的非均匀冷却

我们利用大规模事件驱动模拟和标度论证，研究了二维空间中粗糙颗粒自由冷却颗粒气体的非均匀团簇机制。在碰撞过程中，粗糙颗粒在碰撞的法向和切向方向上均耗散能量。在非均匀机制下，平动动能和旋转能量随时间 $t$ 按幂律 $t^{-\theta_T}$ 和 $t^{-\theta_R}$ 衰减。我们通过数值方法确定 $\theta_T \approx 1$ 且 $\theta_R \approx 1.6$，这与恢复系数无关。有人论证颗粒气体的非均匀机制可用弹道聚集问题来描述，即粒子在接触时合并。利用标度论证，我们预测弹道聚集的 $\theta_T=1$ 且 $\theta_R=1$，其中 $\theta_R$ 与粗糙颗粒气体所得结果不同。包含旋转自由度的弹道聚集模拟与这些指数一致。