【摘 要】
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由于宏观颗粒间的非弹性碰撞,碰撞伴有能量的损耗,这样的颗粒气体体系因此与分子气体不同,会有局部凝聚或团簇形成的可能.团簇形成的机理与条件一直是物理学家所感兴趣的焦点
【机 构】
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中国科学院物理研究所,北京100190中国科学院物理研究所,北京100190;西北师范大学物理与电子工程学院,兰州730070
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由于宏观颗粒间的非弹性碰撞,碰撞伴有能量的损耗,这样的颗粒气体体系因此与分子气体不同,会有局部凝聚或团簇形成的可能.团簇形成的机理与条件一直是物理学家所感兴趣的焦点之一,对此现象的认知有助于人们理解复杂体系自发形成的有序结构和麦克斯韦妖等现象的机理.将这种颗粒体系出现的局部凝聚现象看成分子气体的气液共存现象中的液滴,以气液相分离为基础,建立颗粒气体相分离理论模型来解释颗粒体系中局部凝聚的团簇现象.分子动力学模拟对理论模型进行了校验,给出了不同数密度和容器尺寸下的颗粒分布相图.然而由于宏观颗粒的运动行为受重力的影响,系统的实验检验一直难以实现.在实践十号返回式科学实验卫星上首次在稳定的、小时量级的微重力时间下,有系统地进行颗粒流体的气液相分离和颗粒分仓聚集实验,观察到颗粒团簇和颗粒分仓聚集(麦克斯韦妖)现象,进行模拟、实验与理论模型的对比与验证.
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