中文摘要：

项目以实验和模拟为研究手段，以对颗粒介质动力学的新发现为研究目标。研究内容包括继续深化和拓展颗粒系统的"Maxwell妖"振动实验；设计和实施水中颗粒系统的振动实验，总结水中颗粒系统的自组织动力学规律，与空气中的相关实验进行比较；开发模拟自引力场中颗粒群内部非弹性碰撞演化过程的计算机程序，通过模拟揭示在自引力作用下,初速度分布在宏观统计上具有旋转效应的颗粒群的动力学行为。颗粒介质研究是当前物理学和力学研究的一个热点，具有深远科学意义。从颗粒介质展现出来的丰富自组织动力学现象中，可以看到颗粒介质的研究将有可能对现存宇宙秩序的创生，星系的形成，原始海洋中生命的出现等基本科学问题带来新的思想启迪。

结论摘要：

关于实验研究,应用方形设备，开展了两种颗粒(小米和绿豆)的两室、三室、四室和五室"Maxwell 妖"振动实验，首次发现了两种颗粒的追随性转移聚集行为和两种颗粒在各室中依次聚集的往复振荡现象，基此建立了两种颗粒两室"Maxwell妖"现象的数学模型；应用圆形设备，进行了两种颗粒的三室"Maxwell妖"振动实验，发现聚在一室的颗粒向相邻两室任一室发生转移聚集的概率相等，并首次发现当振动强度达到一临界值时将出现聚集态与均匀态相互随机转变的间歇性行为；在盛水两室方形设备中进行的钢珠"Maxwell妖"振动实验，发现水的粘性使颗粒更易走向均匀分布。关于计算机模拟研究,模拟再现了二维两室方形设备中单种颗粒(小米)的振荡现象和两种颗粒(小米和绿豆)的振荡现象，还模拟再现了Mikkelsen实验发现的两种颗粒在两室中的竞争性聚集行为；对自引力场中颗粒群演化的模拟，出现了稀疏区和稠密区的相间分布。另外，还进行了颗粒介质静力学的扩展研究，主要包括开展了三维颗粒堆应力链分布实验，给出了堆底压力凹陷现象，并发现了应力链结构对主力链上缺陷的敏感性；开展了颗粒桩传力方式的实验，解释了临界桩长现象和群桩效应。