三维驱动颗粒气体中类范德瓦耳斯相分离不稳定性

我们证明，先前在二维情形下研究的零重力驱动颗粒气体中的类范德瓦耳斯相分离不稳定性在三维中依然存在。我们考虑一个由三维矩形容器的热壁驱动的单分散颗粒气体，处于零重力环境。根据颗粒流体动力学方程，该系统的基本稳态包含一个位于驱动壁对面、密度较高且温度较低的颗粒层。当非弹性能量损失足够大时，在一定的平均密度范围内，驱动颗粒气体在平行于驱动壁的方向上表现出负压缩性。当容器的横向尺寸足够大时，负压缩性导致基本稳态的对称性自发破缺和相分离不稳定性。事件驱动分子动力学模拟验证并补充了我们的理论预测。