沙漏计时原理二维数值模拟研究

论文摘要

颗粒物质的研究是当前物理学凝聚态物理领域的研究热点之一。然而,目前人们对颗粒物质的认识还不深刻,很多现象还不能做出令人满意的解释,本文主要研究颗粒系统中沙漏计时现象。大家知道,沙漏计时有着很悠久的历史,然而对沙漏计时原理探究较少。本文在简介和讨论计算机模拟方法用于研究颗粒物质问题基础上,提出一个新的二维沙堆模型,并用此模型来研究沙漏计时原理。在研究过程中我们主要使用计算机模拟和数值分析的方法,研究结果表明:由于沙漏开口处,沙粒的流动而引起的沙堆崩塌行为是一个准周期性振荡过程;当系统一定时,由开口大小导致沙粒的流动而引起的沙堆内部崩塌大小随时间近似成线性关系,开口不同,其图线的斜率不同;当开口宽度一定时,崩塌总时间随高度近似成线性关系,其斜率恒定;还发现,特殊的开口位置将会引起崩塌“拍”现象,拍频且随沙堆高度呈周期性变化.该研究结果可对沙漏计时规律的探索提供有意义的参考价值.同时,通过研究,我们对颗粒物质的性质有了更加深刻的认识。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章:颗粒物质计算机模拟研究概述
• §1.1 常规方法研究颗粒物质的困难
• §1.2 计算机模拟在颗粒物质研究中的优势
• §1.3 本课题有关的几个典型的沙堆模型
• §1.3.1 BTW沙堆模型
• §1.3.2 其它沙堆模型
• §1.3.3 模型所研究的内容
• §1.4 本课题研究的意义及主要内容
• 第二章:沙漏计时原理
• §2.1 古代计时器起源
• §2.2 沙漏计时原理
• 第三章:沙漏计时原理二维数值模拟的研究
• §3.1 模型介绍
• §3.2 模拟
• §3.3 结果
• §3.3.1 给定开口大小考察位置不同时容器内崩塌情况
• §3.3.2 开口大小变化时容器内崩塌演变
• §3.3.3 系统不同时崩塌规模之演变
• §3.3.4 系统的总崩塌时间Q与开口大小W的关系
• §3.3.5 不同系统中,崩塌总时间随高度的变化关系
• §3.4 讨论
• §3.5 结论
• 第四章:总结及建议
• §4.1 主要工作及结论
• §4.2 颗粒物质中沙漏计时现象进一步研究的建议
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间撰写的论文
• 参与科研项目
• 附录