等离子体片中高速流相关问题研究综述

等离子体片中的高速流自从被提出以来, 由于其经常出现在磁层剧烈扰动期间而备受 重视, 然而有关其形成机制和在磁层扰动过程中的作用, 特别是在整个磁层对流中的作用以及 磁层亚暴触发过程中的作用并不十分清楚. 本文简单回顾了高速流研究的历史, 介绍了高速流 的成因以及与极光的关联, 探讨其与等离子体磁结构的异同及其与背景等离子体的相互作用, 讨论了现有对高速流在磁层亚暴过程中作用的认识以及存在的问题, 并提出了高速流研究中 应当关注的几个关键科学问题.     

一种只需单个判决阈值的全光误码指示新方法

提出了一种基于自相位调制和带通滤波的全光误码指示新方法. 放大后的原比特流经过高非线性光纤的自相位调制和带通滤波器的带通滤波后输出误码指示信号流, 原比特流中的误码对应误码指示信号流中的高峰值功率脉冲, 而原比特流中的“1”码和“0”码对应误码指示信号流中的低峰值功率脉冲, 并且误码指示信号流与经过光延迟线的原比特流同步. 因此, 仅需在误码指示信号流中设置一个阈值就能判定原比特流中误码的位置. 通过数值实验, 我们对速率为80 Gb/s的归零码系统进行了验证. 该方法可作为未来采用归零码型的超高速光传输系统中误码指示的一种可选途径.     

海洋学研究的新知——深海底流沉积

近３０年来，海洋学研究的主要成果之一就是发现了深水底流及其所形成的沉积物。深水底流包括等深流、内波和内潮汐。通过对海底流速的测量、沉积物表面沙波的检测、深海钻探岩芯中的原生沉积构造等确认了底流的存在。等深流沉积可形成规模巨大的等深岩丘，这样的等深岩丘在现代和古代地层中均已被发现并进行了详细的研究。内波和内潮汐沉积已在地层记录中被识别出来，深海底流沉积的发现为寻找油气资源开辟了新的领域。     

当代工程技术发展趋势及应引起重视的几个问题(上)

一、当代工程技术发展的特点 1.信息技术革命在产业化过程中的作用日益增长 以往的产业革命,可以说是在挖掘劳动资料的机械、物理化学属性的潜力。但是,与以往产业革命不同的是,在推动当代社会进化的能最流、物质流、信息流中,信息流起着越来越重要的作用。     

构造高阶约束流的Lax表示的一般方法

利用高阶约束,一个零曲率方程可分解为两个可交换的x-和t_n-高阶约束流.如何构造这些约束流的Lax表示是可积系统理论研究中的一个重要问题.本文将给出构造高阶约束流的Lax表示的一般方法.为此,考虑如下Kaup-Newell谱问题:     

东海黑潮主段G-PN断面的多核结构

东海黑潮流速剖面速度分布是黑潮研究中的基本问题. 本文基于1955~2001年东海G-PN断面水文资料, 在合理数据预处理的基础上, 采用动力高度法计算了垂直于断面方向的流速分布. 通过对计算结果的归纳分析, 详细给出了东海黑潮主段典型的流况分布形式, 以及多核结构的尺度估计、特征分析和流核位置时空变化, 以进一步研究东海黑潮的变异. 主要结果表明, (1) 东海黑潮流轴段存在单核、双核、三核或更多核结构等基本流形态. (2) 东海黑潮流结构有较显著的时间变化. (3) 流结构和季节紧密相关, 流核数在秋季偏多, 且多核结构多出现在秋季.     

颗粒流体系统的非线性行为及其计算机仿真

<正> 1 学科概述1.1 定义和分类 自然界中气、液态物质统称为流体,固态物质在物理和化学加工过程中通常都以颗粒形态存在,并在流体介质中进行。因此颗粒流体系统是自然界中极为普遍的现象。颗粒流体两相流是研究颗粒流体系统中颗粒与流体之间相互作用规律的科学,尽管其研究对象普遍存在,但却是一个很不成熟的学科。 颗粒流体两相流按颗粒浓度分为稠密两相流和稀疏两相流。稀疏两相流中的颗粒均匀分布于流体中,分析比较简单,因而也较成熟。稠密两相流(如流态化)以颗粒在流体中的不     

琼东南盆地深水重力流沉积旋回

通过3D地震资料,在琼东南盆地西部陆坡(15°30′00″~16°30′00″N)、早更新世至今的沉积地层中,自下而上依次识别了3套重力流沉积旋回,每套重力流沉积旋回由下部的块体搬运沉积体系和上部的水道-堤岸沉积体系构成.块体搬运沉积体系整体呈现为杂乱、半透明状的地震反射特征,底界面发育侵蚀沟谷,内部发育逆冲断层;水道-堤岸沉积体系整体表现为平行、连续同向轴的地震反射特征,局部半透明,发育弯曲水道、海鸥翼状堤岸、越岸沉积、决口扇和滑塌体.依据海底地形、重力流流动方向和中南半岛的山间河流分布推断越南中部山区是研究区的重力流物源,山间河流是主要的输送途径,指出陆架-陆坡的快速沉积物堆积是形成重力流沉积旋回的基本条件,探讨了海平面变化过程中的孔隙流体压力变化与重力流沉积体系类型之间的对应关系,并在理论上推测重力流旋回周期与更新世偏心率长周期(400~500 ka)的海平面变化一致.     

THEMIS双卫星对磁尾高速流减速的联合观测

磁尾等离子体片高速流的运动和减速过程对于磁层粒子的加速、磁场的扰动、磁通量的输运和亚暴的触发以及磁尾电流系统的形成都具有重要意义.2009年2~4月,THEMIS卫星中的2颗星(THA和THE)在空间中经常具有相近的XGSM和YGSM坐标,但具有差别较大的ZGSM坐标.我们利用这种特殊构型的2颗卫星对经过等离子体片中心和边界层附近的高速流进行了联合观测研究.通过个例和统计分析发现,在89%的地向高速流事件中,距离中性片较远的卫星先观测到高速流,其速度以平行于磁场的分量为主,并且95%的事件中距离中性片较远的卫星所探测到高速流X分量的速度最大值要比在片中心探测到的高速流数值更大.假设等离子体片边界层附近的平行高速流匀速传播,而对于中心等离子体片的高速流,我们分别应用匀减速模型与突然减速模型进行分析,发现高速流减速起始的位置大部分位于距离地球15 Re的区域,这与中磁尾重联发生区域比较接近.此外,统计结果表明等离子体片中心高速流前端往往伴随着明显的偶极化锋面特征,而远离中性片的地方偶极化锋面的特征则不明显.     

THEMIS双卫星对磁尾高速流减速的联合观测简

磁尾等离子体片高速流的运动和减速过程对于磁层粒子的加速、磁场的扰动、磁通量的输运和亚暴的触发以及磁尾电流系统的形成都具有重要意义. 2009年2~4月,THEMIS卫星中的2颗星（THA和THE）在空间中经常具有相近的X_GSM和Y_GSM坐标,但具有差别较大的Z_GSM坐标. 我们利用这种特殊构型的2颗卫星对经过等离子体片中心和边界层附近的高速流进行了联合观测研究. 通过个例和统计分析发现,在89%的地向高速流事件中,距离中性片较远的卫星先观测到高速流,其速度以平行于磁场的分量为主,并且95%的事件中距离中性片较远的卫星所探测到高速流X分量的速度最大值要比在片中心探测到的高速流数值更大. 假设等离子体片边界层附近的平行高速流匀速传播,而对于中心等离子体片的高速流,我们分别应用匀减速模型与突然减速模型进行分析,发现高速流减速起始的位置大部分位于距离地球15 R_e的区域,这与中磁尾重联发生区域比较接近. 此外,统计结果表明等离子体片中心高速流前端往往伴随着明显的偶极化锋面特征,而远离中性片的地方偶极化锋面的特征则不明显.     

壮观的“太阳风暴”

10月下旬至11月上旬,又一轮剧烈的“太阳风暴”暴发。10月25日,美国宇航总局的SOHO人造卫星拍摄到“太阳风暴”的壮观景象。“太阳风暴”是因太阳增加向空间释放出大量带电粒子流形成的高速粒子流。由于“太阳风暴”中的带电粒子流以每小时150万     

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.     

模拟运动流体中柔性体耦合振动的数值方法

介绍了一种模拟流体诱发柔性体运动的数值方法. 该方法采用二维面元法计算流体作用力, 用模态叠加法求解欧拉梁的运动控制方程, 通过迭代来求解流固耦合问题. 利用该方法模拟了单个以及两个并行、串行排列的柔性梁在运动流体中的耦合运动. 计算结果表明, 均匀来流中单个柔性梁的稳定边界和流体诱发振动都与前人结果一致. 对于两并行排列的柔性体, 当无量纲间距H<0.25时, 两柔性体同向摆动; H>0.25时, 两柔性体反向摆动, 并且摆动频率在模式转换时发生突变; 当间距很大时(H>1.0), 两并排柔性体之间的耦合作用明显变弱, 两个物体运动呈解耦状态, 各自按照单个柔性梁在来流中的运动形态运动. 相同均匀来流中两串行柔性梁的数值模拟结果显示, 当排列间距很小时, 上游物体受到的阻力减小, 下游物体阻力增大. 本文计算的所有结果都与前人实验结果定性一致, 证明本文提出的方法可以用来模拟不同方式排列的多个柔性体在流体中的耦合运动.     

用RAPD方法初探鹅掌楸的花粉流

花粉流的标记方法是传粉生物学中的关键技术。两性花植物鹅掌楸的花粉传递可能为自花,同株异花和异株异花。     

编者按: 空间物理和空间天气学

开展对空间物理和空间天气学的研究, 有助于更好地了解并预报空间环境中发生的灾害性空 间天气事件, 为国家的航天和通信事业服务. 作为一个跨学科的研究领域, 对空间物理与空间天气 学的研究需要不同领域的科技工作者的共同关注, 促进其有序、快速地发展. 本专题就“空间物理与 空间天气学”领域中若干前沿的科学问题作了评述, 分别是无碰撞磁重联中的电子动力学、地球磁 尾等离子体片中的高速流、地球内磁层中的高能粒子, 以及电离层和太阳活动的关系. 主要内容介 绍如下. 磁重联提供了一种快速地将磁场能量转化为等离子体动能和热能的物理机制, 它与空间物 理和空间天气学中的许多爆发现象密切相关, 本专题的第一篇文章讨论了电子动力学行为在无碰 撞磁重联结构形成中的作用, 以及电子在其中的加速机制. 等离子体片中的高速流则是一种经常出 现在磁层剧烈扰动期间的现象. 第二篇文章简单回顾了高速流研究的历史, 介绍高速流的成因及与 极光的关联, 探讨了其与等离子体磁结构的异同及其与背景等离子体的相互作用, 以及高速流在磁 层亚暴过程中的作用. 辐射带中的能量电子与离子是首要的空间天气威胁, 理解这些粒子如何在辐 射带中被加速是空间物理和空间天气学领域的主要挑战之一. 第三篇文章总结了行星际激波在内 磁层激发的超低频(ULF)波对“杀手”电子与能量离子的快速加速的最新进展. 秉含着不同时间尺度 的太阳电磁辐射变化是调制电离层的主要因素, 电离层对太阳活动性的依存关系是认知电离层结 构与演变的基础. 第四篇文章简要地介绍了最近一些年在电离层的太阳活动性依赖特性方面取得 的进展. 有关内容供感兴趣的科技工作者参考.     

柔性物体在卡门涡街中的运动和受力分析

在肥皂膜水洞中完成了柔性丝线在自由来流和卡门涡街中的实验, 观测了丝线在两种情况下的运动, 并基于实验所得的运动信息, 利用二维面元法计算了丝线在两种情况下的受力情况. 实验和数值模拟结果显示, 丝线在卡门涡街中的运动和受力情况都与自由来流中不同. 在卡门涡街中, 丝线的摆动频率等于卡门涡街脱泻的频率, 振幅变小, 身体曲率变大. 数值计算定量地证明了丝线在自由来流中受阻力作用, 在卡门涡街中受推力作用. 同时, 还研究了卡门涡街中丝线受到的平均阻力随丝线和涡街的相对相位的变化关系.     

引黄工程中无压输水隧洞非恒定流数值模拟研究

文章以万家寨引黄工程为例,介绍了特征线法在计算无压输水隧洞非恒定流中的应用,并给出了数值模拟结果及相关分析.     

航空煤油火蔓延特性分析

为了揭示航空煤油火蔓延过程中的火焰传播特性和油面温升规律, 在自行研制液体火蔓延实验台的基础上, 运用纹影摄像系统实时记录火蔓延的整个过程, 分析了表面流和闪火焰出现的成因, 探讨了不同燃油初温条件下表面流速度和火蔓延速度的变化规律. 结合微细热电偶和红外热像测试技术, 测量火焰前方未燃油面各点与中心线上的温度分布, 揭示了在火蔓延过程中油面的温升规律, 并发现燃油初温的升高使得表面流预热作用减弱.     

守恒流与e-μ-τ不对称性

τ轻子的发现表明可能存在三条轻子数守恒律。电流、重子流、e轻子流、μ轻子流和τ轻子流是迄今已知的五种严格守恒流。依据守恒荷作为场源的概念,类比着电荷产生电磁作用,我们曾讨论了重子荷、轻子荷和电荷产生中性流弱作用的可能性,作为前一工作的继续,本文将讨论三种轻子荷分别守恒这一更接近于实际的情况,从而证明理论中将自动出现e-μ-τ不对称性。     

活化热氛围下柴油喷雾多点自燃特性及影响因素的实验研究

利用高速摄影技术, 研究了柴油高压喷雾在活化热氛围下的自燃特性, 观察到了高压柴油喷雾在活化热氛围中的多点自燃现象, 初步探讨了不同协流温度下喷雾火焰的稳定机理, 分析了影响自燃的相关因素. 结果表明, 不同协流温度下, 柴油喷雾起升火焰的稳定机理不同. 低温协流条件下喷雾火焰的稳定受自燃现象的控制, 而高温协流下火焰的稳定是火焰传播速度和燃烧供应速度平衡的结果. 柴油喷雾着火滞燃期受协流温度的影响较大, 呈非线性关系. 协流温度低, 则随温度上升滞燃期迅速减小, 滞燃期由996 K时的16.9 ms下降至1048 K时的7.1 ms, 减小了约10 ms; 协流温度高, 滞燃期随温度上升而减小的趋势变缓, 温度由1048 K升高至1101 K时, 滞燃期仅降低4 ms左右. 喷油系统参数对柴油喷雾滞燃期存在一定的影响, 但影响程度与协流温度有关. 协流温度越低, 则滞燃期受喷孔直径、启喷压力和油泵转速的影响越大. 喷油系统参数对滞燃期的影响主要体现在两个方面, 即改善喷雾效果从而降低物理滞燃期, 以及由于喷雾锥角或贯穿速率增加导致的物理滞燃期缩短.