摘要：实验中,我们观察到在具有周期矩形底槽内的颗粒物质系统中,在外加垂直激励较弱时,出现初始小隆起,小隆起的个数和底部凸起数相同,且小隆起一一对应地位于底部凸起上方。随着激励的增强,小隆起相互合并形成一个大隆起,并依次呈现隆起、小波浪和剧烈波浪三种状态。我们测量了这三种状态的出现和激励参数的关系,并且将矩形底槽与平底槽和锯齿周期底槽中的状态作比较,研究底部结构对系统状态的影响。我们还借助示踪粒子研究隆起内部的输运情况,发现周期结构系统中隆起内部存在平底系统中所没有的局部对流。在三种底部一半呈平底,一半呈周期结构(以下简称半周期结构)的槽中,我们都观察到了类似于隆起爬坡的现象,并且稳定状态下三种槽中的隆起顶峰偏离中心程度不同。我们分析了三种槽中隆起顶峰偏离中心的形成机制:一方面,颗粒受到气压差产生的侧向力作用;另一方面,底部结构导致的隆起内部左右两侧的对流环搬运粒子效果不同。我们还测量了在不同的激励参数下,其中一种半锯齿周期底槽中隆起顶峰偏离中心的距离以及远离中心一侧隆起斜面的倾斜角,发现频率在16-22Hz之间时,二者都和加速度呈线性关系。最后我们初步研究了23-30Hz之间,距离和角度与激励参数的关系。以实验和模拟相对照,我们研究了引入矩形周期结构的二维颗粒物质系统中的波动现象。在实验中观测到了颗粒物质的表面波动以及扭结现象。我们发现底部结构对颗粒物质表面激发色散关系及波动幅度有较大影响,相对于平底情况而言,相同参数下表面波的波长和波动幅度都较小,还发现矩形周期底会将扭结的结点固定在底部凸起的上方。
