Granular flow

振动下颗粒体系的有效温度


振动下颗粒体系的有效温度

        在不同振动加速度的连续振动下我们获得了颗粒体系由临近阻塞到密集流体的不同状态。通过在体系中加入示踪颗粒,并利用超快同步辐射X射线相衬成像技术追踪示踪颗粒,通过示踪颗粒的宏观运动和微观动力学得到粘滞系数和扩散系数,从而根据涨落耗散定理计算体系的有效温度。我们发现在趋近于阻塞过程中,体系的本征弛豫时间相比有效温度迅速增加,通过Arrhenius 拟合得到的特征能量尺度和前人关于硬球模型模拟得到的结果吻合,暗示了颗粒体系中的弛豫过程可能是通过克服外加压强产生更多的自由体积的方式进行的。 该工作发表在 Soft Matter 10, 5398 (2014).  ( PDF )

图:在振动前(a)与振动后(b)的X射线投影图。(c)实验示意图。振动下的颗粒堆存在表面倾斜以及对流。两个失踪颗粒被放在容器一侧,从而得到最大的上升高度。(d)不同振动强度下的有效温度。(插图)不同有效温度下的归一化弛豫时间。实线是Arrhenius拟合,虚线是VFT拟合。