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Towards probing velocity distributions in dense granular fluids: Utilizing fiber Bragg gratings

Kunzner, Marlo und Ramos Henriques, Luis Miguel und Puthalath, Fahad und Facchini, Leonardo und Shahsavari, Mohammadhossein und Gommeringer, Léa und Angelmahr, Martin und Yu, Peidong und Sperl, Matthias und Böhmer, Till Lukas und Gabriel, Jan Philipp (2026) Towards probing velocity distributions in dense granular fluids: Utilizing fiber Bragg gratings. Physical Review E, 114 (025410). American Physical Society. doi: 10.1103/15g8-5dfd. ISSN 2470-0045.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
2MB

Offizielle URL: https://journals.aps.org/pre/abstract/10.1103/15g8-5dfd

Kurzfassung

Granular gases are commonly characterized through their velocity distribution, which provides access to the granular temperature. In experiments, velocity distributions are typically obtained by particle tracking, which becomes, however, limited at moderate and high particle densities. As a way forward, we propose a new technique for measuring particle velocities in situ by using a fiber Bragg grating (FBG) sensor, which remains applicable at significantly higher particle densities. The FBG sensor detects strain pulses induced by particle-fiber collisions, from which the velocity of the impacting particle can be derived. Applying this method to an ensemble of granular particles allows us to extract its velocity distributions, as we present for a granular system excited by a vibrational shaker. We validate the extracted velocity distribution against conventional particle-tracking measurements, confirming the reliability of the FBG-based technique.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/228712/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Towards probing velocity distributions in dense granular fluids: Utilizing fiber Bragg gratings
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Kunzner, MarloMarlo.Kunzner (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0002-2358-7249232190907
Ramos Henriques, Luis Miguelluis.ramoshenriques (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0005-0482-575X232190908
Puthalath, Fahadfahad.puthalath (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Facchini, LeonardoLeonardo.Facchini (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Shahsavari, MohammadhosseinNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gommeringer, Léalea.gommeringer (at) gmail.comNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Angelmahr, MartinNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Yu, PeidongPeidong.Yu (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-6664-5942232190909
Sperl, MatthiasMatthias.Sperl (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-9525-0368232190910
Böhmer, Till Lukastill.boehmer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2085-0075232190911
Gabriel, Jan Philippjan.gabriel (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-7478-6366232190913
Datum:17 August 2026
Erschienen in:Physical Review E
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:114
DOI:10.1103/15g8-5dfd
Verlag:American Physical Society
ISSN:2470-0045
Status:veröffentlicht
Stichwörter:FBG, Granular Gas, Strain
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 Frontier Materials auf der Erde und im Weltraum > Funktionale Granulate und Komposite
Hinterlegt von: Kunzner, Marlo
Hinterlegt am:04 Nov 2026 10:47
Letzte Änderung:11 Nov 2026 13:49

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