二元球体混合物中的亚阻塞相变

我们研究了在随机阻塞的二元球体混合物中，随着大球/小球组成比例的变化，颗粒尺寸不对称性对其结构演化的影响。通过模拟阻塞堆积，我们评估了从大球占优到小球占优混合物的转变。对于弱不对称颗粒尺寸，堆积性质随小球组成比例 $f$ 的增加呈现平滑但非单调的演化。我们的模拟表明，在大球与小球半径比 $\alpha$ 的高值处（$\alpha\geq \alpha_c \approx 5.75$），诸如堆积密度、阻塞球体比例和接触统计等结构性质随 $f$ 的演化展现出表明尖锐相变的特征，这体现为结构度量的不连续性或其导数的不连续性。我们认为，这种行为与 Furnas 模型在无限长径比混合物 $\alpha\rightarrow\infty$ 中预测的密堆积分数的奇异组成依赖性有关，但它发生在临界值 $\alpha_c \approx 5.75$ 以上的有限 $\alpha$ 值范围内。对于 $\alpha\geq \alpha_c$，从小 $f$ 值到大 $f$ 值存在尖锐相变，这可归因于在组成线 $f_{sub}(\alpha)$ 上，阻塞大球间隙内的小球存在亚阻塞相变（sub-jamming transition）。我们认为，有限尺寸不对称性的临界值 $\alpha_c \simeq 5.75$ 与小球接触在相邻四面体密堆积间隙间传递的几何判据一致，这促进了限制在不相交体积内的小球的协同亚阻塞相变。