Песок, камни, зерна, соль или сахар — это то, что физики называют гранулированной средой. Лучшее понимание гранулированной среды важно, особенно когда она смешана с водой и воздухом, поскольку она составляет основу домов и прибрежных ветряных мельниц.
До недавнего времени не существовало единой теории, которая могла бы объяснить потоки гранулированной среды с разной скоростью. Теперь новая теория, получившая название GSH, которая обозначает гидродинамику гранулированного твердого вещества, дополняет предыдущие модели гранулированного материала, которые работают только в узких диапазонах скоростей.
Иминь Цзян из Центрально-Южного университета, Чанша, Китай, и Марио Лю из Тюбингенского университета, Германия, теперь применили GSH в различных экспериментальных условиях для широкого диапазона скоростей потока в исследовании, опубликованном в EPJ E.Ранее гранулированная среда описывалась с помощью уравнений, объясняющих, как почти твердые материалы текут с низкой скоростью и как жидкие или даже газообразные материалы текут с высокой скоростью. В этом исследовании авторы утверждают, что теория GSH является наиболее подходящим выбором для непрерывного описания сложного поведения гранулированных сред, независимо от скорости потока.
GSH основан на уравнениях, используемых для описания гидродинамического поведения, и первоначально был применен к сверхтекучему гелию, так как он ведет себя как жидкость с нулевой вязкостью. Впоследствии он был применен к другим сложным жидкостям, например. жидкие кристаллы лауреата Нобелевской премии 1991 года Пьера-Жиля де Женна. Проблема в том, что многие ученые, изучающие гранулированные среды, не согласны с принципом сохранения энергии или правомерностью термодинамики, используемой в подходе GSH.Несмотря на такое сопротивление, авторы тогда пришли к идее адаптировать GSH к гранулированным средам.
В этом исследовании они применяют уравнения гидродинамики к различным обстоятельствам в большом наборе экспериментов с едва измеримыми, низкими и высокими расходами.