竖直振动颗粒层中的波长标度及方/条纹与颗粒迁移率转变
斑图形成与孤子
2009-10-31 v1 适应与自组织系统
摘要
我们开展了实验室实验，考察颗粒波图样在起始附近随容器振动频率 f 与振幅 A、层深 H 以及颗粒直径 D 的变化。从平坦颗粒层到驻波的主转变发生在层与容器接触后仍保持膨胀时。对于平坦层并增大无量纲峰值容器加速度 G = 4 pi^2 f^2 A/g（g 为重力加速度），波转变发生于 G=2.6，但减小 G 时波持续至 G=2.2。在 2.2<G<3.8 内，图样在 f<f_ss 时为方块、f>f_ss 时为条纹；H 决定方/条纹转变频率 f_ss=0.33(g/H)^0.5。不同 H 层的色散关系在峰值容器速度 v 超过临界值 v_gm ≈ 3 (Dg)^0.5 时塌缩到曲线 L/H=1.0+1.1[f(H/g)^0.5]^(-1.32 ± 0.03)（L 为波长）上。局部碰撞压力测量表明 v_gm 与水平颗粒迁移率的一次转变相关：v>v_gm 时存在类流体的水平晃荡运动，而 v<v_gm 时颗粒基本不动，条纹图样显然源于颗粒层的弯曲。对于 v_gm 处的 f 小于 f_ss 且 v<v_gm，图样稀疏且无序。
引用
@article{arxiv.nlin/0001061,
title = {Wavelength Scaling and Square/Stripe and Grain Mobility Transitions in Vertically Oscillated Granular Layers},
author = {Paul B. Umbanhowar and Harry L. Swinney},
journal= {arXiv preprint arXiv:nlin/0001061},
year = {2009}
}
备注
21 pages, 15 figures, submitted to Physica A