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The Dynamics in Vibro-fluidized Beds: A Diffusing Wave Spectroscopy Study

Kunzner, Marlo und Mayo, Christopher und Sperl, Matthias und Gabriel, Jan Philipp (2025) The Dynamics in Vibro-fluidized Beds: A Diffusing Wave Spectroscopy Study. Physical Review E. American Physical Society. ISSN 2470-0045.

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765kB

Kurzfassung

We demonstrate the densification of a granular model system of 130 micrometer polystyrene spheres over time by shaking with varying excitation amplitudes or effective temperatures. This densification is quantified by the mean square displacement (MSD), which is measured by diffuse wave spectroscopy (DWS) of a sinusoidally excited vibrating fluidized granular bed. The DWS method also extracts the inherent heterogeneous dynamics of the system in the bulk and at the wall. Through an empirical model-based extraction, we obtain the ballistic and diffusive time constants, as well as caging sizes, which were found to depend on temperature and density. The results obtained from this study reveal a subdiffusive power-law behavior in the MSD, indicating an arrest of motion and potentially a glassy system, especially in cases where the excitation is low to moderate compared to gravity. The extracted MSD caging sizes are two orders smaller than the Lindeman length found in colloidal systems.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/215363/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:The Dynamics in Vibro-fluidized Beds: A Diffusing Wave Spectroscopy Study
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Kunzner, MarloMarlo.Kunzner (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0002-2358-7249NICHT SPEZIFIZIERT
Mayo, ChristopherMayo.Christopher (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sperl, MatthiasMatthias.Sperl (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-9525-0368NICHT SPEZIFIZIERT
Gabriel, Jan Philippjan.gabriel (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-7478-6366NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2025
Erschienen in:Physical Review E
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Verlag:American Physical Society
ISSN:2470-0045
Status:akzeptierter Beitrag
Stichwörter:Vibro-fluidization, DWS, Granular Matter
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 - Granulare Lichtstreuung
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Materialphysik im Weltraum
Hinterlegt von: Kunzner, Marlo
Hinterlegt am:11 Aug 2025 12:32
Letzte Änderung:11 Aug 2025 12:32

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