軟凝聚態(tài)物理，顆粒物質(zhì)的集團(tuán)動(dòng)力學(xué)性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)研究。

過(guò)去的主要工作及獲得的成果：近五年在顆粒物質(zhì)運(yùn)動(dòng)行為研究方面主要承擔(dān)的項(xiàng)目包括有顆粒物質(zhì)在外場(chǎng)中的相互作用、性質(zhì)和行為的研究，顆粒物質(zhì)稀疏流u2013密集流轉(zhuǎn)變的研究，顆粒物質(zhì)受撞擊引起的噴流及沙坑形成機(jī)制的研究以及顆粒在微重力條件下的運(yùn)動(dòng)行為研究等工作。發(fā)表包括物理評(píng)論快報(bào)相關(guān)論文二十余篇，并多次參加、組織該領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)和國(guó)際會(huì)議。

（1）顆粒物質(zhì)二維流動(dòng)中的稀疏流-密集流轉(zhuǎn)變的研究：

用二維顆粒流的實(shí)驗(yàn)研究了顆粒從稀疏流到密集流轉(zhuǎn)變。當(dāng)固定初始稀疏顆粒流量，逐漸減小出口尺寸，減小到一臨界值時(shí)；或固定出口的尺寸，顆粒流量增大到一臨界值時(shí)，都會(huì)發(fā)生流量的突然減小，從稀疏流轉(zhuǎn)變?yōu)槊芗�流。找到了發(fā)生轉(zhuǎn)變時(shí)的流量與出口尺寸、顆粒尺寸及通道寬度之間的普適標(biāo)度關(guān)系。對(duì)這一規(guī)律的認(rèn)識(shí)，不僅理解了日常觀察到的u2018稀流暢通u2019和u2018擁擠阻塞u2019現(xiàn)象，而且指明了如何通過(guò)改變流動(dòng)狀態(tài)提高“瓶頸”處流量的途徑。此標(biāo)度規(guī)律對(duì)離散態(tài)物質(zhì)的流動(dòng)有普適性。這項(xiàng)工作成果于2003年10月在歐洲“協(xié)作粒子：從顆粒物質(zhì)到納米材料”研討會(huì)上作邀請(qǐng)報(bào)告。文章于2003年11月發(fā)表于物理評(píng)論快報(bào)（Phys.Rev.Lett.）。

（2）振動(dòng)對(duì)顆粒運(yùn)動(dòng)影響的研究：

通過(guò)不同密度大球在不同尺寸顆粒床中振動(dòng)，系統(tǒng)研究大球上升和下降的規(guī)律，我們解釋了美國(guó)的Shinbrot等人在1997年P(guān)RL上觀察到“反巴西果效應(yīng)”與芝加哥大學(xué)的研究小組2001年在《自然》雜志上發(fā)表的結(jié)果矛盾的原因。我們發(fā)現(xiàn)在床顆粒小于0.5mm時(shí)，當(dāng)大球比顆粒床密度大時(shí)，大球向上運(yùn)動(dòng)，且上升速度隨密度比增大呈冪次方變快。當(dāng)大球比顆粒床密度小時(shí)，大球向下運(yùn)動(dòng)，且下降速度隨密度比減小也呈冪次方變快。此一現(xiàn)象僅在空氣中觀察到。在相同條件下，抽真空的系統(tǒng)中則觀察不到大球向下運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象。我們提出了顆粒間隙氣體在振動(dòng)狀態(tài)下呈負(fù)氣壓是形成“反巴西果”現(xiàn)象的主要機(jī)制。此項(xiàng)工作在2003年2月應(yīng)邀在韓國(guó)舉行的第七屆亞太理論物理中心“顆粒物質(zhì)與復(fù)雜系統(tǒng)”冬季班作特邀報(bào)告。論文于2003年7月發(fā)表在物理評(píng)論快報(bào)（Phys. Rev. Lett.）上。該成果在2004年3月的Reports on Progress in Physics，Vol. 67，3，2004，209-247 （物理進(jìn)展報(bào)告）關(guān)于顆粒物質(zhì)的綜述文章中作為顆粒分層機(jī)制的一個(gè)重要實(shí)驗(yàn)進(jìn)展予以詳細(xì)介紹。

1.顆粒物質(zhì)稀疏流u2013密集流轉(zhuǎn)變的研究，

2.顆粒物質(zhì)受撞擊引起的噴流及沙坑形成機(jī)制的研究，

3.微重力下顆粒物質(zhì)運(yùn)動(dòng)行為的研究，

4.顆粒物對(duì)于高聚物及生物大分子的統(tǒng)計(jì)行為模擬，

5.波在顆粒物質(zhì)中的傳播，

6.顆粒物質(zhì)在外場(chǎng)（電磁場(chǎng)、重力場(chǎng)、振動(dòng)及碰撞）中的相互作用、性質(zhì)和行為的研究。