振动颗粒气体的稳态速度分布

我们使用三维分子动力学模拟来研究在高加速度（$15g - 90g$）下由垂直振动板驱动的稀薄颗粒气体的单粒子分布函数。我们发现，在约35个粒子直径的高度以上，密度和温度场基本上不随时间变化，其中通常包含20%的颗粒。这些颗粒形成了Knudsen数大于等于1的非平衡稳态颗粒气体。在稳态区域，水平速度的分布函数（按局部水平温度缩放）被发现几乎与高度无关，即使流体动力学场随高度变化。分布函数的高能尾部由拉伸指数 $\sim \exp(-{\cal B}c_x^{\alpha})$ 描述，其中 $\alpha$ 取决于法向恢复系数 $e$（$1.2 < \alpha < 1.6$），但 $\alpha$ 在广泛的摩擦参数范围内不变。我们发现，通过调整 $e$，无摩擦非弹性硬球模型的分布函数可以变得与摩擦模型相似。然而，没有一个单一的 $e$ 值可以在一定高度范围内模拟摩擦模型。