蒋家沟泥石流阵流的时空特征

间歇性阵流是黏性泥石流的基本活动形式,普遍发生于世界各地,而以云南昆明东川的蒋家沟表现最为典型,观测数据也最为系统。每场泥石流表现为一个阵流序列,序列呈现出整体性和非线性特征。阵流流量涨落达3个数量级,均值随时间衰减;序列Hurst指数大于0.5,说明具有一定的长程关联性;阵流间歇时间呈负幂函数分布,阵流有时空聚集性。在参数空间中,阵流点成团聚集,点之间的欧氏距离呈一定形式的标度分布。这些特征意味着阵流序列蕴含着泥石流发生的系统动力学背景。     

地球磁层内近地磁尾流场的分布特性:探测一号卫星的观测结果

TC-1卫星的观测清晰表明近地磁尾流场的流速随地心距离变化. 其中尾向流的流速随地心距离的增加而逐渐增强, 并且有从晨昏两侧向夜侧运动的趋势; 地向对流的流速随地心距离的下降而逐渐下降, 并且有自夜侧向晨昏两侧运动的趋势. 尾向流和地向对流在不同等离子体区域的分布有明显不同: 在低纬瓣区以尾向流为主; 在等离子体片边界层尾向流和对流都较强; 在等离子体片内以地向流为主. 近地磁尾流场的一个重要特征是尾向流和地向流在11 R_E附近形成了一个明显的强流分布区域, 在此区域地向流和尾向流的流速都较强. 强流分布区域的位置和亚暴膨胀相触发区域的位置一致, 可能对亚暴膨胀相的触发有重要的影响. 另外TC-1卫星的观测显示来自中磁尾的BBF和对流有明显区别. BBF基本上分布在9 R_E以外, 且主要发生在|Z|<3 R_E区域.     

受损伴流湍流氢气射流火焰的直接数值模拟

采用直接数值模拟DNS的方法对受损伴流湍流氢气射流火焰进行了数值模拟, 采用16步的氢气燃烧详细化学反应机理, 冷的高速H₂/N₂燃料射流喷入热的低速伴随流, 伴随流由贫燃氢气预混火焰燃烧产生, 温度1045 K, 氧量较低. 化学反应源项由主程序在每一时间步长内动态调用CHEMKIN库函数获得. 计算采用消息传递MPI的并行计算方法, 采用12颗CPU在并行计算机上完成. 作为与实验对比的Faver平均结果由DNS瞬态结果做长时间的统计平均后获得. 火焰中涡结构的卷起以及发展过程均能很好地被捕捉, 可以观察到同旋向涡结构之间的相互吸引和反旋向涡结构之间的相互排斥过程, 伴随射流两侧涡结构彼此复杂的吸引、合并、挤压和撕裂过程, 湍流拟序结构由最初的轴对称模式开始向非对称模式演化. 流场中5.67 ms时刻瞬态的H, OH和H₂O分布, 表征了燃料射流自点燃过程中的详细火焰结构. 计算中获取的火焰抬升高度为9d ~ 11d, 与实验结果相吻合. 计算发现由OH和H粒子表征的火焰锋面中, 在火焰锋面转角位置, 燃烧过程得到强化, 可能与火焰面的拉伸以及较长的停留时间有关. 从湍流强度的分布曲线来看, 火焰的传播应该是从两侧向中心发展的. 这里的DNS结果可以作为今后发展更准确通用湍流燃烧模型的参考.     

毛乌素沙地固沙灌木树干茎流特征

通过对毛乌素沙地固沙灌木沙柳和籽蒿树干茎流的野外实验观测, 分析了冠层和降雨特征参数对树干茎流形成的影响, 确定了树干茎流量在降雨再分配中的比例. 结果表明: 沙柳和籽蒿的累计树干茎流量分别占降雨总量的7.6%和2.7%. 树干茎流量和降雨量之间存在显著线性正相关; 茎流百分数随降雨量的增加呈指数增长趋势. 在较小降雨量时, 茎流百分数随降雨量的增加较快. 超过一定降雨量范围时(沙柳3~5 mm, 籽蒿5~7 mm), 茎流百分数开始接近稳定. 通过逐步回归分析表明, 分枝较多, 树冠体积较大, 分枝与地面夹角较小的冠层结构有利于灌木树干茎流的形成. 树干茎流量、茎流百分数随最大10 min雨强(I₁₀)均呈指数增长趋势. 其中, 沙柳和籽蒿的茎流百分数分别在I₁₀<3.0 mm·h^-1和I10<2.0 mm·h^-1降雨条件下随雨强的增加较快, 之后出现稳定的趋势.     

水滴产生的环形波包实验

实验研究了水滴形成的一种环形波包(由包络调制的载波构成)的传播过程. 它是一个局域化的波包, 以恒定速度传播, 弥散很小. 实验测量了波包和载波的传播速度、载波的波长、振幅以及波形. 测得的波长λ_e和波包的传播速度C_ge正好处于群速度色散曲线极小值点附近, 这可能是波包在传播中弥散很小的主要原因.     

细水雾与K类火的相互作用

利用激光多普勒分析仪测量了不同压力下细水雾的粒径和速度, 利用ISO9705全尺寸热释放速率测试仪研究了细水雾与K类火的相互作用. 实验中测量了火焰熄灭时刻食用油内部温度T_fo, 同时利用能量平衡方程计算了火焰熄灭时T_fo的理论值, 发现计算值很好地验证了测量结果. 通过计算火羽流和细水雾的动量, 确定了细水雾熄灭K类火的临界雾滴速度v_wy. 研究表明, 细水雾具有较好的降温作用, 可快速扑救K类火, 抑制复燃, 为细水雾用于K类火灾防治提供了科学的参考依据.     

天体成像的重大突破——光干涉望远镜阵的新进展

由于Capella双巨星二维平面图的获得,预示光学望远镜镜阵已实现30毫弧秒分辨率成像并将进入毫弧秒级分辨率,无论从方法的简易性、设备的投资考虑,将使甚长线射电望远镜阵相形见绌.     

钙对聚合氯化铝中铝形态分布及结构形貌的影响

聚合氯化铝(PAC)的絮凝性能与其铝形态分布和结构密切相关, Al₁₃形态是PAC的最佳絮凝形态. 通过碱化反应前加Ca和碱化反应后加Ca两种方式合成了含钙PAC, 采用²⁷Al核磁共振(NMR)和原子力显微镜(AFM)研究了Ca的加入对PAC中铝形态的影响. 结果表明, 由于钙形态与铝形态间的电荷斥力以及二者形成的络合物, Ca的加入可增加产品中Al_m和Al₁₃的含量, 并使Al_m和Al₁₃形态在NMR谱图中的化学位移降低. 随着Ca/Al摩尔比的增大, 铝形态趋于分散, 聚集状态由枝状聚集转向团粒状聚集, 且团粒粒径逐渐变小, 在高Ca/Al摩尔比时形成絮状物. Ca的引入使PAC中Al₁₃含量增加, 这必将增加PAC在水处理中的絮凝效能.     

水声共形阵障板影响和阵元互耦计算及发射波束优化

基于边界元理论并结合优化方法, 提出了计算水声发射换能器共形阵驱动电压加权向量的新方法, 该方法可以控制发射波束的旁瓣并获得良好的发射性能. 首先, 由边界元方程推导出在阻抗边界障板条件下换能器阵的振速与辐射声场之间的关系式; 然后, 计算出换能器阵的互阻抗矩阵, 并根据换能器等效电路原理给出了换能器阵的驱动电压与其振速之间的关系式;最后结合优化方法计算出换能器阵驱动电压的加权向量来获得低旁瓣的发射波束. 对14元共形阵进行了仿真计算, 并在消声水池中进行了实验验证. 仿真计算及实验结果表明, 本文方法可以充分考虑换能器阵障板影响和阵元间的相互作用, 不仅使基阵获得低旁瓣的发射波束, 而且使得驱动电压的最大幅值一定时, 换能器阵轴向上的辐射声压达到最大.     

光外差－速度调制光谱技术

介绍了光外差－速度调制光谱技术（OH-VMS），并采用该技术获得了近红外波段的O₂⁺ 和O₂^- 转动光谱．理论上分析了OH-VMS信号线型为高斯线型的二次微分线型、该技术的测量灵敏度为3.5×10^-8(1s)，与实验结果一致．     

大豆叶片状态转换过程中跨膜质子动力势的变化

用毫秒延迟发光(ms-DLE)研究大豆叶片在状态转换过程中跨膜质子梯度的变化情况. 用弱远红光诱导大豆叶片向状态Ⅰ转换时, 叶绿素室温荧光F_m/F_o和77K荧光F ₆₈₅/F₇₃₅基本不变, ms-DLE快相强度仅受到轻微促进. 用弱红光诱导叶片向状态Ⅱ转换时, F _m/F_o和F₆₈₅/F₇₃₅均呈先迅速下降再转向稳定的趋势, F_m/F_o下降的速度较F₆₈₅/F₇₃₅快; ms-DLE快相强度则是先迅速上升, 接着逐渐下降, 用去除质子梯度的解耦联剂尼日利亚菌素(nigericin)处理后, 快相强度的上升再下降的变化明显地受到抑制, 而用去除膜电位的缬氨霉素(valinomycin)处理后无显著影响. 这表明向状态Ⅱ转换时, ms-DLE快相强度的迅速上升主要与PSⅡ氧化水时向膜内侧释放的质子数量有关.     

回转筒颗粒表面流的分子动力学模拟和连续理论

在考虑颗粒非弹性接触、滑动摩擦和滚动摩擦基础上发展了分子动力学模拟的算法, 实现了中高速(Fr = 0.1~0.2)回转筒内颗粒流的离散模拟. 回转筒内颗粒流由表面活性层和下部柱塞流区组成, 颗粒在活性层的停留时间约为柱塞流区的1/3~1/2, 对称线上活性层和柱塞流区的厚度比为0.57~0.61, 因而推断颗粒流动处于Rolling-Cascading过渡模式. 对称线上MD模拟的速度分布与正电子放射性测量实验结果十分吻合. 在模拟和实验结果基础上发展了连续理论: 柱塞流区内颗粒运动并非完全随着筒壁刚体转动, 而是存在着塑性蠕变, 这种速度变化过程符合指数函数规律; 而活性层内颗粒流动则符合简单的Couette切变流动分布. 最后探讨了颗粒温度和颗粒相对浓度分布的内在机理.     

不同功能化基团修饰的硅纳米颗粒与人皮肤角质形成细胞系(HaCaT)的生物效应

系统地研究了纯硅纳米颗粒(SiNP)、磷酸化硅纳米颗粒(PO4NP)和氨基化硅纳米颗粒(NH2NP)与人皮肤角质形成细胞系(HaCaT)的生物效应. 考查了3种不同功能化基团修饰的硅纳米颗粒对HaCaT细胞的细胞黏附效率、细胞增殖及细胞周期的影响, 以及HaCaT细胞对SiNP, PO₄NP和NH₂NP的吞噬情况. 结果表明: SiNP, PO₄NP以及NH₂NP 3种颗粒对HaCaT细胞的影响均存在浓度依赖关系, 当3种不同功能化基团修饰的硅纳米颗粒在细胞培养液中的终浓度低于0.2 μg/μL时, 与HaCaT细胞具有良好的生物相容性, 但是随着纳米颗粒在细胞培养液中终浓度的增大, PO₄NP, SiNP和NH₂NP对HaCaT细胞的影响也逐渐增大, 其中PO₄NP所产生的影响随浓度增大的趋势最慢, SiNP次之, NH₂NP最快; 同时, HaCaT细胞对纳米颗粒的吞噬量和吞噬速度也因其表面修饰的不同而存在差异, 在同样的作用浓度和作用时间下, NH₂NP进入到细胞的量最多、速度最快, SiNP次之, PO₄NP则最少、最慢. 这些研究结果的获得为指导硅纳米颗粒在生物医学研究中的安全应用以及硅纳米颗粒的后续修饰提供了理论依据, 有利于进一步拓展硅纳米颗粒在生物医学领域中的应用.     

TiC原位增强块状Cu47Ti34Zr11Ni8非晶合金复合材料

在电弧炉中利用吸铸法制备了直径1~4 mm的原位生成TiC和β-Ti枝晶联合增强的块状Cu₄₇Ti₃₄Zr₁₁Ni₈非晶合金复合材料. DSC热分析结果表明, 原位生成TiC颗粒的引入, 没有影响基体合金的非晶形成能力. 用OM, XRD, SEM, EDS等方法研究了复合材料的相组成、微观组织以及成分分布, 结果表明, TiC颗粒作为异质形核中心促进了β-Ti枝晶的形成, 形成了TiC颗粒和β-Ti枝晶联合增强的块状Cu₄₇Ti₃₄Zr₁₁Ni₈非晶合金复合材料, 而且β-Ti枝晶的尺寸和数量与TiC颗粒的多少以及试样的尺寸有关. 室温压缩试验表明, 同单相非晶合金相比, 块状Cu₄₇Ti₃₄Zr₁₁Ni₈非晶合金复合材料提高了抗压强度及塑性.     

光电子能谱分析TiCl4/MgCl2/EB Ziegler-Natta催化剂中EB对Ti电子状态的影响

采用光电子能谱(XPS)直接分析了TiCl₄/MgCl₂/EB(苯甲酸乙酯), TiCl₄/MgCl₂无内给电子体Ziegler-Natta催化剂和TiCl₄·EB配合物中Ti_2p3/2结合能的变化, 阐明了TiCl₄/MgCl₂/EB催化剂中EB对Ti电子状态的影响, 结合红外分析推断了EB影响Ti电子状态的方式. XPS分析显示：TiCl₄/MgCl₂/EB催化剂的Ti_2p3/2结合能低于TiCl₄/MgCl₂无内给电子体催化剂的Ti_2p3/2结合能, 说明在TiCl₄/MgCl₂/EB催化剂中EB通过向Ti提供电子影响Ti的电子状态.     

C60(C4H10N+)I-在二元混合溶剂中的溶剂化

水溶性N, N-二甲基[60]富勒烯吡咯碘盐C₆₀(C₄H₁₀N⁺)I^-溶于四氢呋喃和水的两组分混合溶剂中时有明显的溶剂化显色效应. 相应的紫外-可见吸收谱随四氢呋喃和水混合溶剂组成的改变也有显著的变化. 发现浓度和温度对单体状态的C₆₀(C₄H₁₀N⁺)I^-的稳定性有很强的影响, 而对聚集状态的C₆₀(C₄H₁₀N⁺)I^-的稳定性影响很小. TEM和AFM测定证实了有聚集态存在.     

Zr65Al7.5Ni10Cu17.5金属玻璃非均匀塑性变形过程中的自由体积演化

利用差示扫描量热法研究了铸态和退火态Zr₆₅Al_7.5Ni₁₀Cu_17.5金属玻璃在冷轧过程中的自由体积演化. 随着塑性变形的进行, 自由体积含量先增加, 然后于临界应变之上达到饱和, 在此过程中材料则始终维持在完全非晶状态. 金属玻璃的初始自由体积含量少, 变形过程中自由体积增加的速度大, 因此不同初始状态的金属玻璃在大塑性变形后自由体积含量彼此接近. 剪切带中的自由体积聚合形成纳米孔洞是自由体积在大应变下达到饱和的原因.     

FeCo基合金的一种新型纵向驱动巨磁阻抗效应

测定了直流电流退火Fe₃₆Co₃₆Nb₄Si_4.8B_19.2合金薄带纵向驱动巨磁阻抗效应, 发现经过电流密度为3.2×10⁷ A/m², 600 s退火后巨磁阻抗效应对微弱磁场有灵敏的响应, 其灵敏度达到2440.2%/A·m^-1. 试验结果表明, 灵敏度与退火电流密度、驱动电流频率和腐蚀厚度密切相关.     

C60复合LB膜的摩擦学行为

采用LB技术, 利用不同链长的脂肪酸及胺的组合对C₆₀进行限域, 制备了C₆₀复合LB膜. 对复合膜的微观形貌以及微摩擦学和宏观摩擦学性质进行了比较研究. 结果发现, 在限域体系C₆₀复合LB膜中, C₆₀存在两种结构, 一种是尺寸分布在150~230 nm之间的聚集体, 另一种是尺寸小于20 nm的小聚集体. 微摩擦学研究表明, 大C₆₀聚集体对应较高的摩擦力, “棘轮效应”明显; 小C₆₀聚集体则显现出“微滚动”效应, 具有很低的摩擦力. 宏观摩擦学研究表明, 大C₆₀聚集体主要起支承载荷和耐磨作用, 并随其分散性的提高及粒径的减小, C₆₀复合LB膜的耐磨寿命大幅度提高; 而小C₆₀聚集体主要起减摩作用. C₆₀复合LB膜的摩擦系数随载荷的增大而降低, 具有和边界润滑膜相似的摩擦系数-载荷关系.     

天然含钒金红石: 一种用于降解卤代有机污染物的光催化剂

锐钛矿型TiO₂是目前世界上普遍使用的有机污染物降解剂之一, 而天然金红石对有机污染物降解能力和方法的研究在国内外一直处于空白状态. 天然金红石可含1%左右的V₂O₅, Ti被V以及Fe, Cu和Zn等杂质替代, 可引起其晶格畸变与缺陷而呈现出良好的环境属性. 经粉碎、加热和淬火处理的金红石样品在可见光范围的吸收作用有所增强, 尤其热处理温度为1000℃和1100℃的样品对可见光的吸收效率大幅度增加. 粉碎的天然含钒金红石对卤代烃三氯乙烯和四氯乙烯具有一定的降解效果. 加热1000℃改性金红石对卤代烃的降解效率明显提高. 进行1000℃和1100℃淬火改性后金红石对卤代烃的降解速度大大加快. 天然含钒金红石在光催化方面孕育有独特性能, 在降解卤代有机污染物领域具有潜在功能和巨大优势.