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热力学基本定律是自然界的普适定律,可应用于任何宏观物质系统,但其本身不含时,只能解决平衡态的问题。为了描述体系状态随时间的变化规律,必须发展非平衡热力学。迄今,比较有影响力的非平衡热力学流派包括经典非平衡热力学(classical irreversible thermodynamics: CIT),理性热力学(rationalthermodynamics:RT),内变量热力学(internal variable thermodynamics:IVT)以及扩展的非平衡热力学(extended irreversible thermodynamics:EIT)。本论文主要介绍其中沿袭经典非平衡热力学的流派,以及包含颗粒体系特征的颗粒固体流体动理论(granular solid hydrodynamics: GSH)。通过对颗粒流的介观结构及其特征的分析,提出了颗粒流的双颗粒温度概念,表征颗粒无序运动和构型无序演化的程度:进而将其作为非平衡变量,与经典非平衡热力学变量共同构成颗粒流的热力学状态变量集,确定了颗粒流的能量转换规律和熵产生率等,发展了颗粒流双温标(twogranular temperate, TGT)模型。以体积恒定准静态颗粒流的简单剪切为例,结合离散元模拟(discrete element method, DEM),确定了双颗粒温度模型所需的材料参数,分析了颗粒流发展段的规律和稳恒段的有效摩擦系数。颗粒固体流体动理论能够连贯的定量描述颗粒体系准静态变形、变形局部化和破坏,直至流变的力学行为。由于本文双温标概念的提出,已能够进一步描述颗粒流启动段及稳恒段的规律,极大拓展了理论的适用范围和应用价值。可以用热力学理论解释的实验对象也从颗粒体系准静态三轴压缩拓展到颗粒流的剪切。同时,本文也是第一篇阐述双温标模型热力学本源和详细使用范例的文章。