边界对颗粒介质上小球运动的影响

为了认识物体在颗粒介质表面上运动的规律,搭建了宽度可调的颗粒介质倾斜槽,并用高速摄像机观测小球在颗粒介质上的运动行为。在不同密度小球和不同颗粒介质尺寸两种情况下分析了运动距离与槽宽球径比的关系,得出如下结论:运动距离随槽宽球径比增大而减小;槽宽球径比对小球运动距离的影响呈指数式减小;小球密度对小球运动距离的影响存在着3个区域;有效摩擦系数与颗粒槽边界存在一定关系。     

撞击物在二维颗粒床中穿行的运动过程

用高速摄像和加速度传感器观测方法研究物体在重力加速度作用下撞击二维颗粒床并在其中穿行的运动过程。由高速摄像可以清楚地观察到床颗粒受撞击后的位移分布情形,揭示了颗粒床被流化的区域及程度和可能产生喷流的物理机制。流化区域仅限于撞击物路径附近,反应了颗粒介质的强耗散特性。通过加速度传感器直接测量撞击物在运动过程中所受阻力,与在液体中穿行阻力进行了比较。相关的实验数据反映了在这样的二维体系中,撞击物受到不可忽略的与速度相关的阻力作用。     

随机多孔介质中的不混溶驱替

对随机多孔介质中粘滞指进的分形性质进行研究,建立正方网格来模拟多孔介质中润湿流体的侵入和流动,运用决定论模型进行研究。结果表明,多孔介质的几何拓扑强烈地影响了粘滞指进的结构和驱替过程。粘滞指进图像扫及面积随着迭代次数n的增加而增大。增加迭代次数n和网格尺寸,会导致驱扫效率E的增大。     

对重力作用下Al-Si/SiC颗粒系统二维凝固过程的数值模拟

论文采用多相流模型对重力作用下Al Si 7% (质量分数 ) /SiC颗粒功能梯度材料二维凝固过程进行了数值模拟 .计算了在不含颗粒、含有小尺寸颗粒和含有大尺寸颗粒几种不同条件下颗粒和液相的运动 ,产生的宏观偏析 ,共晶合金在晶体中所占比例 ,以及最终的颗粒分布 .结果表明 ,颗粒和糊状区的存在会使液态金属的流动阻力增大 ,流速降低 ,产生的宏观偏析减弱 .在含有小尺寸颗粒的情况下 ,液相和颗粒运动速度很小 ,大部分区域保持初始颗粒体积分数不变 .在含有大尺寸颗粒的情况下 ,颗粒沉降速度很快 ,在底部形成颗粒堆积区 ,在上部形成颗粒体积分数为零区 .     

小颗粒粮食介质声传播性质研究

从颗粒介质模型出发,对粮食介质中声传播性质进行了研究.结果发现:小颗粒粮食介质系统声学性质与动粘滞率和热效应都有关,除了在低频和高频情况下,空气有效压缩率趋于绝热压缩率外,在中间频率范围,系统的声学性质均受热效应影响,有效压缩率变成复数值,且与空隙的形状有关;粘滞和热效应对声传播速度都产生影响,相比之下,热效应影响更大.     

电流变液的固态结构

电流变体系在外场作用下形成一定的固态结构,而其性能与所形成的结构密切相关.不考虑体系非静电力时,体系自由能为静电能的负值,而静电能与有效介电常数成正比.基于Maxwell-Wagner模型,推导出有效介电常数关于颗粒体积比的一系列正幂项解析表达式,计算球颗粒悬浮于介质或导电液体中构成的3种立方结构的有效介电常数.计算结果表明:电流变体系中球颗粒为介质球或是导体球构成3种立方结构中FCC结构具有最低的自由能.电流变液在由液相向固相转变的过程中,形成的固态结构为FCC结构.     

球状固体在颗粒流体中的上升或下降时间研究

作者基于流体力学的知识用理论方法研究了球状固体在振动流化的颗粒介质中的上升和下降时间,结果表明颗粒介质与球状固体的尺寸、以及外部振源的频率对物体的上升或下降时间有显著的影响.这对于研究巴西果效应及颗粒中的对流现象的物理机制有一定的参考价值.     

南海钙质砂微观构造三维图像分析与表征

将侧限压缩试验与CT断层扫描技术相结合,获取钙质砂样本在压缩过程中的三维图像,采用自适应分水岭法对图像中颗粒进行分割,获取颗粒尺寸、形状(球度、凸度、棱角度等)和主轴方向等基本信息,对土样微观形态进行三维表征,并对颗粒形状与尺寸参数进行相关性分析;同时,基于膨胀算法获取颗粒间接触网络,并对受力过程中颗粒配位数及接触方向演变特性进行分析。研究结果表明：钙质砂颗粒形状和配位数与其尺寸存在明显相关性,本研究可为钙质砂本构模型开发与离散元数值模型验证提供参考。     

冲击波诱导形成颗粒射流的实验研究

颗粒材料在冲击波的作用下会形成射流状的结构.基于准二维的实验平台,观察了颗粒环在中心径向冲击载荷的作用下,内部射流的形成过程.发现射流是由颗粒环内表面产生然后发展到颗粒环外表面形成外部射流.当加载压力变化时,射流的形态、尺寸和分布也会发生变化,而早期内部射流的数量基本不变,随着加载压力增大,后期的内部射流数量逐渐降低.其原因是加载压力越大,射流分布越不均匀,在颗粒环运动的过程中,尺寸较大的射流会与周围的小射流合并,从而使射流数目大大减少.     

矿井掘进工作面粉尘对机器噪声衰减的影响

掘进工作面悬浮粉尘颗粒改变巷道空气的粘滞特性,同时产生声波散射而影响机器噪声的传播与衰减,简要介绍了粉尘空气介质的声波衰减机理,基于掘进工作面及近巷道粉尘分布特性,分析了悬浮粉尘空气介质的粘滞特性对声衰减的贡献,研究了悬浮粉尘颗粒的声波散射作用及粉尘颗粒粒径、浓度等对声散射衰减的影响,研究表明:巷道中扩散声衰减与介质粘滞声吸收衰减两者在衰减量级上相当,而声散射衰减相对很小甚至可以忽略不计;粉尘浓度是影响粘滞声吸收的主要因素,而粉尘颗粒粒径、粉尘浓度等对声散射衰减有一定影响.     

采用非结构化网格求解颗粒流的一种数值方法

离散颗粒模型是计算稠密颗粒两相流的一种重要模型,该模型通常采用硬球模式描述颗粒间的作用。提出一种在二维非结构化网格下结合硬球模式求解颗粒群运动的数值方法,对颗粒间的碰撞检测策略进行了优化,通过对颗粒采用局部移动的方法大大提高了计算的效率。数值算例显示在颗粒粒径小于网格尺度时,该方法能适应多种类型的网格,这为进一步实现不规则区域下稠密颗粒两相流的数值模拟奠定了基础。     

介质粒径、形状和生物膜对粪肠球菌在饱和活性炭柱中迁移的影响

通过室内柱实验,研究了介质粒径、介质形状和生物膜对粪肠球菌在饱和活性炭柱内的迁移的影响。结果表明:介质粒径、形状和和生物膜对粪肠球菌在饱和活性炭介质中的沉积与迁移有着重要影响。活性炭介质粒径越小,粪肠球菌在活性炭滤柱中的沉积量越多,流失率越小,在介质粒径为0.8 mm时,出现表面封阻现象;颗粒活性炭比同粒径的柱状活性炭更利于粪肠球菌的沉积;颗粒活性炭表面附着生物膜时,有利于提高粪肠球菌在饱和活性炭内的沉积量,减小其流失率。     

碎石桩内部的拱效应分析

基于颗粒介质堆中应力传递的试验研究，模拟碎石材料桩的压缩变形过程，分析了在轴向静力荷载作用下，碎石桩内部材料中的应力分布、位移形式、颗料介质微观变化对宏观力学响应的影响、桩周土对桩体材料的作用及桩体材料拱效应的影响范围，进而研究抑制拱效应、提高桩体承载力的问题．研究结果表明，利用微结构可以解释散体介质的许多特性，解释散体材料桩破坏的内在机理．     

试论山地系统科学

根据山地研究现状和相关学科发展,提出山地系统科学概念、科学问题、研究方法,建立山地系统科学的框架．山地系统科学,以地球系统科学理论作为理论指导,以“3S”集成等新方法和技术体系为支撑,从时间序列、空间结构、动态过程和耦合关系等多维度入手,对山地系统的动态过程、演变规律、形成机制、耦合关系等展开全方位的研究．从时间序列上,重点研究不同时期自然及人为作用下山地系统的环境演变与山地资源灾害的时空响应机理,辨识环境演变与资源灾害过程的驱动力,揭示山地环境演变过程和山地灾害的成因机理;从空间结构上,开展山地系统结构、功能及成山过程研究,深入探讨不同类型山地环境、资源与灾害的空间分异规律;在时空耦合界面上,探讨重大山地环境和灾害问题,建立评价和区划指标体系,研究山地系统的调控与管理,以及生态经济环境质量综合评估,地质——生态环境演变趋势预测,人——山系统的调控与管理体系,提出合理地开发自然资源和有效地减轻自然灾害的理论和技术措施,推进山地可持续发展．鉴于研究对象复杂性和多学科交叉性,山地系统科学必须把许多相关理论熔合出自身理论体系,形成统一观点和普适方法,同时为西部大开发和贫困山区跨越式发展提供科学基础．     

美姑河火洛村溃散型滑坡的成因动力学机理研究

以火洛村古滑坡为研究对象,调查研究区地质构造和地形环境条件,查明滑坡山体的破坏现象和岩体结构,分析滑坡发育特征,建立山体地质结构模型,采用数值计算反演滑坡山体破坏的成因,探讨溃屈的诱导因素及临界动力强度。结论如下:滑坡于晚更新世中晚期形成,具有溃散性高速远程碎屑流的特点;斜坡底部软弱带及陡倾节理控制山体结构及滑坡发育特征,其对地震动力的响应显著;溃屈临界地震加速度为0.3 g。     

铜导线短路熔痕组织特征与烟粒子浓度的关系

针对火灾中铜导线短路形成时的不同环境条件,利用光学显微镜研究了环境条件中烟粒子质量浓度对铜导线短路熔痕组织中晶界、孔洞等特征的影响.结果表明:随着烟粒子质量浓度的增大,短路熔痕组织中晶界由连续逐渐向不连续转变,孔洞数量逐渐增多,孔洞的面积分数逐渐增大,孔洞面积分数与烟粒子质量浓度存在一定的对应关系;相同烟粒子质量浓度条件下,黏滞性大的烟粒子对熔痕内部孔洞的生成影响较黏滞性小的烟粒子大.     

物理量分布的各向异性的几何分析方法:椭球法

研究了物体质量、介质光学折射率等物理量的各向异性分布的相应几何表示－－椭球方法；并将此法推广到电导率、电量分布等情况。可以看出：椭球法能够直观方便地描述物理量的各向异性。     

Molecular dynamics simulation and continuum modelling of granular surface flow in rotating drums

Numerical simulations of granular flows in rotating drums operated at medium to high rates (Fr=0.1― 0.2) have been carried out by using a Molecular Dynamics (MD) algorithm that incorporates inelastic particle interactions, sliding friction and rolling friction. The results indicate that the behavior of granular flow in rotating drums can be classified into two distinct zones: a shear active layer at the bed surface and a quasi-static plug flow region adjacent to the wall. The residence time of a tracer particle in the active layer is approximately a third or a half of that in the plug flow region. The thickness of the active layer at mid-chord is about 0.57―0.61 times that of the plug flow region. It is found that all cases simulated in this work are in the rolling-cascading intermediate regime instead of the pure rolling re-gime. The simulated tangential velocity at the mid-chord is also compared with experimental results reported in the literature and good agreement has been obtained. Based on the MD simulations and experimental results, a continuum approach has also been developed. It is shown that the behavior of granular solids in the plug flow region experiences plastic deformation along the radial direction from the wall with the velocity profiles well described by an exponential function, whereas the active layer velocity follows a simple expression for the Couette shear flow. Discussion has also been made on the granular temperature and concentration profiles.