颗粒介质中探测地震前兆和前兆应力-应变传播模型

使用埋设于土层沙坑中的应变传感器, 探测到地震前兆信息, 确定其对应特定地震. 通过模拟实验与实际探测进行对比, 表明所探测的信息是地层中的应变. 依据颗粒物质的特 性和运动规律, 分析了用此方法探测前兆应变信息敏感的原因, 并提出了地震前兆应力-应变传播模型. 地壳岩石层由板块、断层和其间的断层泥构成, 在地震前兆应力-应变传播准静 态力学问题中, 地壳岩石层应作为大尺度的颗粒体系处理. 孕育地震的作用力使附近岩石层 块产生滞滑(stick-slip)移动, 并渐次推动其他岩石层块滞滑位移, 层块位移的切变作用导致土层挤压形变. 沙坑中沙子的离散态特性使传感器对形变信号有良好响应, 从而可探测这种地震前兆信息. 通过对地层中应力-应变传播物理机制的分析, 也解释了在岩石中难以测量 到地震前兆应变信息的原因. 所提出的原理和方法为浅源地震前兆信息探测提供了新途径.     

振动混合颗粒形成的反巴西果分层及其相图的实验观测

在混合均匀的铜颗粒和玻璃颗粒受到不同加速度Γ和频率f的正弦振动作用下, 获得了巴西果(BN)、反巴西果(RBN)、三明治(Sandwich)的不同分层相构型及其相图. 首次观测到小颗粒在上大颗粒在下的稳定的反巴西果分层(reverse Brazil Nut segregation)现象. 还观测到区分不同分层区域的Γ值具有滞后效应, 表明分层过程与系统的初始条件有关.     

中国微重力流体科学的空间实验研究

微重力流体物理是微重力科学的重要组成部分, 包括简单流体的许多新体系、气/液两相流动和传热以及复杂流体力学. 微重力流体物理除其本身学术和应用的重要意义外, 还与微重力燃烧学、空间生物技术和空间材料科学密切结合, 促进了交叉学科的发展. 利用我国返回式卫星和神舟飞船, 进行了一批微重力科学的空间实验, 使我国微重力科学迅速进展. 本文主要介绍近10年来我国微重力流体科学的空间实验研究和主要学术成果.     

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。     

稀薄颗粒气体的运动速度几率分布函数

利用在微重力环境下获得的稀薄颗粒体系长时间(2 h)运动的录像数据, 得到了颗粒气体的非高斯速度几率分布, 分布函数接近负e指数. 应用湍流中的朗之万方程修正形式, 探讨给出颗粒体系速度几率分布函数普适表达式的可能性.