颗粒物质与人类的生产和生活息息相关,现已成为国际前沿热门研究课题。本项目致力于从实验和理论上研究颗粒物质系统中的非线性波动与输运现象。包括(1)垂直振动激励下颗粒物质系统中的波动与输运。研究发现,当表面存在激发时,内部同时存在激波及相关输运现象。当容器底部存在对称周期构型时,除了色散关系相对于平底容器发生变化外,还会发生局域化及扭结等非线性现象;作为对照,在具有对称周期构型底容器内实验观察到水表面波带隙孤子。在具有非对称周期构型底容器内的二元混合颗粒系统中,不仅存在垂直分层,还存在水平分离现象。对具有锯齿型底部构型环形容器内的颗粒物质系统,不仅存在沿角向的质量环流,本项研究首次发现,还存在逆质量环流方向的密度波。理论上提出了颗粒物质的"集团"模型,并由此得到了表面波动的色散关系及波动形成的激发条件。(2)在稠密颗粒系统中,颗粒间的互作用力可以孤立波形式在力链中传播。本项目研究了一维颗粒链中孤立波的传播及在界面的散射特性。研究了垂直激励下一维均匀链及复合链中密度波的传播特性。对这些基本现象的深入研究,具有重要的理论与现实意义,并有潜在的应用前景。
英文主题词granular material; nonlinear wave; transport; periodic construction; solitary wave