Suppr超能文献

微重力环境下椭球形颗粒的颗粒冷却

Granular cooling of ellipsoidal particles in microgravity.

作者信息

Pitikaris Sebastian, Bartz Patricia, Yu Peidong, Cristoforetti Samantha, Sperl Matthias

机构信息

Institut für Materialphysik im Weltraum, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), 51170, Köln, Germany.

Institut für Theoretische Physik, Universität zu Köln, 50937, Köln, Germany.

出版信息

NPJ Microgravity. 2022 Apr 20;8(1):11. doi: 10.1038/s41526-022-00196-6.

Abstract

A three-dimensional granular gas of ellipsoids is established by exposing the system to the microgravity environment of the International Space Station. We use two methods to measure the dynamics of the constituent particles and report the long-time development of the granular temperature until no further particle movement is detectable. The resulting cooling behavior can be well described by Haff's cooling law with time scale τ. Different analysis methods show evidence of particle clustering towards the end of the experiment. By using the kinetic theory for ellipsoids we compare the translational energy dissipation of individual collision events with the overall cooling time scale τ. The difference from this comparison indicates how energy is distributed in different degrees of freedom including both translation and rotation during the cooling.

摘要

通过将系统置于国际空间站的微重力环境中,建立了一个由椭球体组成的三维颗粒气体。我们使用两种方法来测量组成颗粒的动力学,并报告颗粒温度的长期变化,直到无法检测到进一步的颗粒运动。所得的冷却行为可以用具有时间尺度τ的哈夫冷却定律很好地描述。不同的分析方法表明,在实验接近尾声时存在颗粒聚集的迹象。通过使用椭球体的动力学理论,我们将单个碰撞事件的平动能量耗散与整体冷却时间尺度τ进行比较。这种比较的差异表明了在冷却过程中能量是如何在包括平动和转动在内的不同自由度中分布的。

https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/8e56/9021203/d0f1e2cb7e7c/41526_2022_196_Fig1_HTML.jpg

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