孤子形隆起的形成机制的实验研究

垂直激励下的颗粒物质的隆起和对流是一个有着广泛应用而又十分复杂的现象。尽管人们根据实验观察和分子动力学模拟对其形成机制已经提出了各种推测和解释:有些把它归结于有限容器的垂直壁对水平方向运动的制约作用,有些则依赖于容器底部的振动的空间调制或垂直壁与颗粒物质的摩擦作用。这些机制各自都存在一定的局限性,或者说,有着各自的适用范围。显然,这些形成机制原则上不能用以解释最近发现的孤子形隆起现象。因为它发生在垂直激励的窄长槽中,是一个一维无限边界的问题,与矩形容器两头的垂直壁并无关系。相反,其表面的形状很像人们在水波和点阵实验中发现的孤立子波。本文的目的在于利用实验手段揭示孤子形隆起和对流的动力学形成机制。     

水波孤子与缺陷相互作用的实验观测

实验研究了垂直振动激励下的浅水槽中的底部缺陷和水波孤子的相互作用. 水槽的底部缺陷是指在水槽底部制造出的局部的微小凸起或凹陷, 其效果是轻微地改变了局部的水深. 实验表明: 浅缺陷吸引呼吸子和扭结; 深缺陷排斥呼吸子和扭结. 这些实验结果和带有缺陷的连续化Frankel-Kontorova模型中提出的理论预言相一致, 并可以从能量共振吸收的物理图景中得到解释.     

颗粒物质的隆起和对流的自放大动力学行为

本文先后进行两个旨在探索垂直激励下的颗粒物质表面隆起和内部对流的物理特性的实验 .结果表明隆起和对流具有明显的自放大特性 ,并得到了一个包含局域高度平方项和立方项的有效隆起力     

微尺度下台阶结构对气泡的约束作用及临界失效体积

利用微气泡的特殊性能的微流体器件因其独特的优势而受到越来越多的关注,其中很多情况下,器件功能的实现要求气泡必须被约束住从而可控地生长或收缩.表面张力是微尺度下一种造成气泡偏移的重要因素,对台阶结构阻碍气泡因表面张力而发生偏移的作用进行了研究.制作了底部布置有电极的台阶试件,并进行了水中电解的实验,观察了微气泡的生长过程.实验观察证实了台阶的约束效果,同时也发现了约束失效的现象.在数值模拟和分析的基础上提出了台阶约束的临界失效体积,并针对二维气泡模型给出了临界体积的解析解.使用台阶结构可以通过设计合理的台阶高度来简便地实现对所需体积的气泡的约束.     

利用低温电镜术和像重构方法研究兔出血症病毒的

利用低温电镜术和像重构方法测定了兔出血症病毒的三维结构,分辨率达到3.2nm.兔出血症病毒的三维结构显示了杯状病毒的典型特征.位于二十面体二次轴和局域二次轴位置的90个弧状突起以及位于五和三次轴位置的32个杯状凹陷排布在T=3的二十面体衣壳上.因而从结构上表明中国株兔出血症病毒属于杯状病毒科.A,B壳粒之间相互连接,并且杯状凹陷底部未见隆起.兔出血症病毒衣壳壳层区由连续蛋白密度构成,未发现病毒RNA通道存在.从低温电镜像及三维密度图中可以分辨含基因组和含亚基因组两种病毒颗粒的存在.这两种病毒颗粒衣壳结构类似.     

江苏大丰潮滩推移质输运与粒度趋势信息解译

2003年7月上旬在江苏大丰潮间带下部采用MIDAS-400观测系统进行了6个潮周期的高分辨率沉积动力观测, 并根据观测数据计算了浪流共同作用下的底部切应力及推移质输运率. 同时, 在100 m×200 m的试验样方内、以10 m为间距采集了大、小潮滩面干出时的表层底质样, 用粒度趋势分析方法分析底质净输运格局. 结果表明, 由于波浪的作用, 使得海底沉积物活动性得到较大增强, 推移质输沙率有较大增加; 潮周期内的单宽推移质净输运量约为30~150 kg·m?1, 均垂直海岸线向海净输运. 粒度趋势分析显示, 潮滩物质的输运格局复杂, 水动力强弱及局部地形(如潮沟)是重要的影响因素. 在靠近流速观测点的区域, 与大潮期间的结果相比, 小潮期间的粒度趋势与输沙公式计算的推移质输运方向更加接近, 小潮期间的粒度趋势平均矢量大于大潮期间的平均矢量, 表示小潮期间采样厚度所代表的时间尺度更接近于潮周期时间尺度.     

蟑螂浓核病毒三维结构的对比分析

利用低温电子显微镜技术和像重构方法测定了黑胸大蠊浓核病毒（PfDNV）的三维结构，分辨率2．3nm。PfDNV含有5种结构蛋白，60个蛋白亚基按病毒衣壳三角剖分数T＝1的对称二十面体结构排列。PfDNV的三维图像显示：它的表面比较光滑，最突出的特点是沿三重轴方向没有钉状凸起，但有两个小的尖刺状凸起。沿五重轴方向没有发现圆柱形通道，但也有这种小的尖刺状结构。这是在其他细小病毒中没有发现的一种特有的结构。在五重轴周围没有峡谷区，但图像显示在二重轴方向有酒窝样的凹陷。同时发现PfDNV内部其核酸是按5－3－2对称的二十面体结构方式排列。     

从稳定孤子到混沌型格点孤子的宏观实验研究

近30年来,由于孤立子现象在物理学的几乎所有领域得到了广泛应用,孤立子的理论、实验和应用研究成为一个重要的热门研究课题.孤立子的直接宏观观察是人们一直感兴趣的重要问题.自从1984年吴君汝等在振动台上观察到了狭长槽内非传播流体孤子以来,振动台上的非线性体系的宏观实验给我们提供了一个很好的实验场所.宏观“单原子”格点体系的各种激发为Denardo等所观察到.文献[5]给出了受参数激励的颗粒体系中的局域结构.在微观系统,对双原子非线性格点系的研究揭示了更丰富的孤子结构.相应的参数激励下宏观双原子格点体系的各种模式也被观察到.     

线聚焦激光辐照栅状结构靶的发射特性

近年来,世界范围内X射线激光研究在多方面取得了较大进展,引起人们广泛的注意,特别是,其中有关提高具有潜在实用价值的复合泵浦X射线激光的增益长度积(GL值)的研究是最活跃的前沿课题之一.采用新的靶型以加速冷却是一种可能的有效途径.此外,对不同结构的靶型,等离子体不均匀性的平滑和增长是大家关注的焦点问题.本文报道了线聚焦1.05μm激光辐照具有空间周期刻槽结构的栅状靶所产生等离子体的发射特性的实验研究结果.文中从空间和时间分辨的线状等离子体轴向和侧向软X射线光谱测量,空间分辨的电子温度和电子密度诊断,以及等离子体二次谐波发射测量等角度研究了栅状结构靶与激光相互作用的物理过程.通过与平面靶比较,实验观察到若干可能的激光跃迁的轴向发射增强等重要现象,表明采用这种结构的靶将可能提高复合X射线激光的增益.     

利用低温电镜术和像重构方法研究兔出血症病毒的三维结构

利用低温电镜订和像重构方法测定了兔出血症病毒的三维结构，分辨率达到3．2nm，兔出血症病毒的三维结构显示了杯状病毒的典型特征。位于二十面体二次轴和局域二次轴位置的90个弧状突起以及位于五和三次轴位置的32个杯状凹陷排布在T＝3的二十面体衣壳上。因而从结构上表明中国株兔出血症病毒属于杯状病毒科，A，B壳粒之间相互连接，并且杯状凹陷底部未见隆起。兔出血症病毒衣壳壳层区由连续蛋白密度构成，未发现病毒RNA通道存在。从低温电镜像及三维密度图中可以分辨含基因组和含亚基因组两种病毒颗粒的存在。这两种病毒颗粒衣壳结构类似。     

初始晶硅多层薄膜光电响应及载流子输运特性

采用等离子体化学气相沉积技术, 通过交替改变H₂流量, 制备了多层结构的氢化初始晶硅薄膜, 利用拉曼(Raman)散射、傅里叶变换红外(FTIR)透射光谱和光电流谱等技术研究了薄膜的微观结构和光电响应特性. 微观结构分析揭示, 薄膜呈现为由纳米晶硅和非晶硅两相组成的初始晶硅结构, 薄膜光学带隙随晶化度提高逐渐降低. 光电流谱的结果显示, 纳米硅晶粒对薄膜内部光生载流子的空间分离可有效降低其非辐射复合几率, 导致薄膜光电响应峰值随晶化度的提高向短波方向移动, 然而纳米硅晶粒界面缺陷对载流子的空间限制使薄膜长波谱段的光电响应显著降低. 外加偏压下, 观察到350~1000 nm范围的光电响应, 表明外加偏压可促进光生载流子的有效收集. 分析表明, 纳米硅晶粒内部电子-空穴对的空间分离及界面载流子激发的共同作用, 导致薄膜光电响应及外量子效率大幅增加和峰位的红移. 实验结果为初始晶硅高效太阳电池的载流子输运控制提供了基础数据.     

磁流体Co-硅油的微观结构

为了揭示磁流体内部微观结构的变化,特别是磁性纳米颗粒的链状排列的细节,本文对一种组分为Ｃｏ＿硅油的磁流体试样进行了光学和电子显微分析.在外加磁场和表面张力作用下,当磁流体的磁化强度达到或超过饱和状态时,磁流体的自由表面呈现许多宏观分离的立体锥状液柱形貌,这种现象与磁粉在磁铁作用下极为相似[1～4].在磁流体中,磁性颗粒由于被稳定剂改性,已与载液胶溶为一体.因而磁性颗粒在磁场作用下使磁流体液柱升高.此时磁流体的磁能降低,而表面能增大[1,4].将磁流体薄层放置在一磁场中,通过光学显微镜观察还可得到各种不同的表面扰动形貌,…     

蜻蜓翅脉表面上的微纳米结构和形貌

通过扫描电子显微镜观察了蜻蜓(黄蜻和红蜻)翅脉表面, 发现了令人惊奇的微纳米结构和形貌. 翅脉表面上, 不仅分布着褶皱状波浪形貌, 而且生长着圆锥状纤突; 纤突表面沿母线方向上, 分布着条纹状波浪形貌. 这些奇异的微纳米结构和形貌, 为理解蜻蜓超强的飞行能力提供了启示.     

气固两相流动中颗粒扩散的转捩现象

不引入任何湍流模型, 采用有限容积方法对三维气固两相湍流射流进行了直接数值模拟, 着重考察湍流结构的转捩行为对不同Stokes数颗粒扩散的影响. 为了得到高精度的结果, 同时降低计算量和存储量, 对气相流体控制方程组的求解采用分步投影算法, 对时间积分采用低存储、三阶精度的Runge-Kutta积分格式; 对颗粒控制方程的求解在拉格朗日框架中进行. 流场的统计结果与相关的实验数据吻合良好, 证实了数值算法的可靠性. 对颗粒扩散的研究发现, 展向涡结构对颗粒扩散的影响比较突出. 而在流场的演化过程中, 观察到颗粒扩散的新行为, 即中、小Stokes数的颗粒在流场中的分布出现了 “转捩”现象.     

夏季台湾海峡的悬浮颗粒通道:现场粒度端元分析的证据

应用端元分析模型对2010年夏季在台湾海峡海域由现场激光粒度分析仪(LISST)获得的悬浮颗粒现场粒度数据进行了反演,分离出与河口羽流、细粒沉积区、粗粒沉积区颗粒物动力学过程关联的3个悬浮颗粒现场粒度端元类型.应用夏季西南季风盛期各端元含量空间分布结构的分析,可分辨出珠江河口羽流携带的悬浮颗粒穿越台湾海峡进入台湾西部近岸海域的输运路径,观测到河口悬浮颗粒跨陆架输运载体由上层水体到跃层水体的沿程调整,证明了台湾海峡中部细粒沉积区的上层水体为夏季台湾西部沿岸来源悬浮颗粒横跨海峡的输运通道,而中下层水体则为夏季台湾海峡南部粗粒沉积区悬浮颗粒通过台湾海峡进入东海陆架的主要通道.     

尘埃等离子体中的空洞和尘埃云斑图

在射频放电的尘埃等离子体系统中观察到不同形状的尘埃空洞和复杂的尘埃云斑图. 通过上下调节薄片状照明激光束来观察空洞和尘埃云在二维平面和三维空间的结构和行为. 在尘埃颗粒生长的早期阶段观察到圆形、细环形以及圆形与细环形共存的二维空洞, 其对应的空间三维结构分别为dome状(圆屋顶状), shell状(蛋壳状)以及二者互相嵌套的三维空洞. 在三维dome空洞的上方还观察到复杂的流体状尘埃云斑图. 关于复杂尘埃云斑图的产生和演化过程有待于理论的进一步解释.     

矩形微槽道平板热管流动与传热特性可视化

以去离子水为实验工质,通过可视化研究方法,探索矩形微槽道平板热管内的流动传热机理.通过对多种工况下平板热管性能的对比,重点探讨了槽道结构和充液率对平板热管内相变现象与传热特性的影响.研究结果表明,不同槽道尺寸下,平板热管的热阻变化规律存在明显差异.低充液率下,随加热量增大, G-400热管热阻呈现先减小后增大的趋势.而在不同的充液率下, G-800热管热阻随加热量增大逐渐减小.在不同槽道尺寸和充液率下,蒸发端相变行为主要包括液膜蒸发和连续气泡生成两种方式.此外,冷凝传热不仅发生在气液界面处,还发生在槽道肋片顶面处,并形成稳定的周期现象.     

浅谈沥青路面平整度控制技术的研究与分析

文章就沥青路面工程常出现的坑凹、接缝台阶、波浪、碾压车辙等路面不平整现象进行研究,分析沥青路面产生不平整的原因及处理措施.从而更好地对平整度进行控制.     

垂直激励下的二段复合颗粒链研究

实验研究了二段复合颗粒链在垂直振动激励下的动力学特性. 通过对颗粒链整体的运动状态以及与之相关的相位差、膨胀尺度、质心位移以及能量的分析发现, 不同颗粒排布组合在实验中表现出的特性有很大差别. 我们认为产生这一现象的原因在于不同颗粒段交界处界面效应的存在. 界面效应在不同的颗粒排布下造成不同的能量分布, 从而导致颗粒链出现不同的运动状态.     

Cu-ZN-Al合金贝氏体中台阶存在的普遍性

Cu-Zn-Al合金贝氏体α_1相的台阶结构已经报道,台阶处的等厚条纹证实了其存在的客观性,表明该相变属扩散控制的台阶生长机制.然而,亦有文献报道α_1片的生长具有明显的切变行为.因此,该合金系贝氏体中存在的台阶结构究竟是一种偶然现象还是具有普遍意义便成为关系其相变机制的