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Integration through transients for inelastic hard sphere fluids

Kranz, W. Till und Frahsa, Fabian und Zippelius, Annette und Fuchs, Matthias und Sperl, Matthias (2020) Integration through transients for inelastic hard sphere fluids. Physical Review Fluids, 5, 024305. American Physical Society. doi: 10.1103/PhysRevFluids.5.024305. ISSN 2469-990X.

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Offizielle URL: https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevFluids.5.024305

Kurzfassung

We compute the rheological properties of inelastic hard spheres in steady shear flow for general shear rates and densities. Starting from the microscopic dynamics we generalize the Integration Through Transients formalism to a fluid of dissipative, randomly driven granular particles. The stress relaxation function is computed approximately within a mode-coupling theory—based on the physical picture that relaxation of shear is dominated by slow structural relaxation, as the glass transition is approached. The transient build-up of stress in steady shear is thus traced back to transient density correlations which are computed self-consistently within mode-coupling theory. The glass transition is signaled by the appearance of a yield stress and a divergence of the Newtonian viscosity, characterizing linear response. For shear rates comparable to the structural relaxation time, the stress becomes independent of shear rate and we observe shear thinning, while for the largest shear rates Bagnold scaling, i.e., a quadratic increase of shear stress with shear rate, is recovered. The rheological properties are qualitatively similar for all values of ɛ, the coefficient of restitution; however, the magnitude of the stress as well as the range of shear thinning and thickening show significant dependence on the inelasticity.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/134282/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Integration through transients for inelastic hard sphere fluids
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Kranz, W. TillUniversität KölnNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Frahsa, FabianUniversität KonstanzNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Zippelius, AnnetteUniversität GöttingenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Fuchs, MatthiasUniversität KonstanzNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sperl, MatthiasMatthias.Sperl (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:28 Februar 2020
Erschienen in:Physical Review Fluids
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:5
DOI:10.1103/PhysRevFluids.5.024305
Seitenbereich:024305
Verlag:American Physical Society
ISSN:2469-990X
Status:veröffentlicht
Stichwörter:integration through transients, rheology, granular media
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R FR - Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Modellsysteme
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Materialphysik im Weltraum
Hinterlegt von: Sperl, Matthias
Hinterlegt am:06 Mär 2020 12:55
Letzte Änderung:06 Mär 2020 12:55

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