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泥沙颗粒输运背后的力学机制
地球表面高山、丘陵、沙漠、河流、潮滩等地貌形态万千,它们是如何在历史的岁月中逐渐形成的呢?放眼宇宙,空气密度极低的冥王星,是如何神奇地拥有丰富的沙丘地貌?被称为沙漠行星的火星会因为大风而刮起沙尘暴吗……这些自然界中的奥秘正是地球物理学科的泥沙运动力学所研究的问题。已有的研究告诉我们,泥沙颗粒输运普遍发生于大气环境和水环境中,是塑造地貌形态最重要和最根本的自然过程之一。如何理解和定量描述地表环境泥沙颗粒的起动、输运和沉降是揭示地貌形态千差万别的核心问题。目前野外和实验数据已经证明,粗颗粒泥沙输运量与流体强度之间的关系,在大气环境表现为线性,在水环境表现为非线性。然而,如此截然不同的输运规律背后的力学机制却一直还是个迷。近日,浙江大学海洋学院百人计划研究员托马斯·派兹(Thomas Pähtz)博士成功揭开了这个谜底,并推导出了描述粗颗粒泥沙输运量与流体强度关系的通用方程。北京时间2020年4月20日,相关研究成果在物理学学术期刊美国物理学会刊物《物理评论快报》(Physical Review Letters,简称PRL))上发表,并被该刊物和杂志Physics同时聚焦报道。通过离散元(DEM)精细数值模拟追踪大量泥沙颗粒的运动轨迹并分析其受力特征, 托马斯·派兹首次发现,粗颗粒泥沙的动能耗散机制主导其输运规律。大气环境条件下颗粒和床面间碰撞是主要的耗散机制;而在水环境条件下,颗粒和床面间碰撞以及颗粒之间的碰撞起着同等重要的作用。根据这一新的理论认识,托马斯·派兹推导了能统一描述大气环境和水环境粗颗粒泥沙输运量与流体强度关系的通用方程。这为深入认识地球甚至火星等外星球表面丰富多样的地貌形态提供了有力的理论工具。 统一输沙率公式与水环境(左图)和大气环境(右图)相关实验资料对比“最困难的部分是对模拟的结果进行物理解释和数学描述。在总共7年的时间里,我无数次地用笔和纸进行尝试。特别是在最初的4年里,我大部分时间都在思考这个问题。” 托马斯·派兹说。评审专家认为,这项研究工作是地球物理学科最基础而没有被揭示的问题。而对于未来的进一步应用,托马斯·派兹表示,上述通用方程可以预测任意大气/水体环境下的泥沙输运量,这使我们能够更好地了解这些天体的地貌,还可以通过测量行星的动力地貌来间接推断行星的风况。据悉,托马斯·派兹于2020年1月起受邀担任美国地球物理学会会刊《地球物理学研究杂志-地表过程》的副主编。他是浙大近海环境流体力学团队的重要成员。该团队由贺治国教授领衔,主要从事近海泥沙动力学、海岸动力学、近海环境流体力学等方面的研究,成果已逐步应用于理解河口海岸泥沙运动、深水航道整治、深海地貌演变、深海热液源矿物颗粒沉积等问题,取得了重要的国际影响力。该研究得到国家自然科学基金和浙江大学百人计划研究基金资助。论文链接:https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.124.168001
浙江大学 2021-04-11
力学综合实验平台 COC-MCEP
实验内容 1、单摆; 2、三线摆; 3、碰撞打靶; 4、李萨如图形; 5、液体表面张力系数; 6、应变力传感器定标及未知物体称重实验。
成都华芯众合电子科技有限公司 2022-06-18
PSES 型气动综合实验教学培训系统
南京工程学院 2021-04-13
一种非接触气动激振装置
本实用新型公开了一种非接触气动激振装置,用于对气弹模型等柔性结构进行气动激振,主要由气泵、管路、气体喷口和电磁阀组成;由气泵供气的气缸通过气路分支器与分支气路连接;分支气路的端头设置有由电磁阀所控制的气体喷口;所述电磁阀与气体喷口一体设置,并被三脚架支撑在气弹模型下方;电磁阀与控制单元电气连接。气泵通过分支气路向电磁阀进气端输入压缩空气,电磁阀接收控制单元发出的脉冲信号实现周期性的开启和闭合,输出脉冲气流对气弹模型进行激励。本实用新型不与模型接触,消除了激振装置和位移测量装置的附加刚度和附加质量对气弹模型动力特性的影响,简易方便、成本低;可用于斜拉桥、悬索桥等多种柔性气弹模型的模态测试。
西南交通大学 2016-10-24
气动元件流量特性的动态测量技术
Ø 采用一种叫等温容器的新型压力容器,当气体向容器快速充气或从容器快速排气时,仅仅测量容器内压力变化就可以精确测量出充排气的流量。测量元件的流量特性时,将传统的静的测量方式转变为动的测量方法,利用压缩气体通过被测元件充入等温容器或从等温容器中排出时,采集充排过程中等温容器内的压力响应,就能得到流经被测元件的流量,并计算出相应的特性参数,避免了使用高响应、昂贵的流量传感器。对于采集压缩性流体动态流量实时性要求高的场合,通过采用等温容器和层流式流量计复合测量的方式,可实现高达50Hz的动态流的
北京理工大学 2021-04-14
一种导电凝胶颗粒构成的空气正极及其锂空气电池
本发明公开了一种导电凝胶颗粒构成的空气正极及其锂空气电 池,其特征在于,该空气正极为全固态结构,其包括导电凝胶制备的 任意形状的颗粒,所述颗粒相互之间具有缝隙,所述导电凝胶同时能 传导电子和传导离子,所述颗粒粒径的尺寸范围为 10μm~500μm。 所述颗粒堆积为层状结构,该层状结构的厚度为 50μm~5mm。一种 锂空气电池的电芯结构为多层卷绕式或者多层层叠式,该电芯由多个 重复单元卷绕或者层叠而成,每个重复单元均包括如上所述的空气正 极。本发明中空气正极的内部存在气体快速扩散通道且能制备成较厚 的厚度,有效解决了氧气扩散困难的问题,使空气正极真正投入实际 应用成为可能。
华中科技大学 2021-04-13
低速电动汽车用开关磁阻电机及其电控系统
本项目所开发的一台用于轻量型纯电动汽车用三相4kW开关磁阻电机及其控制器,在同样的外径、铁心尺寸下,开关磁阻电机的爬坡能力、转矩出力、功率密度、效率等性能均优于同规格的串激有刷电机和无刷直流电机,得到了有关整车企业的浓厚兴趣,并正在组织装车测试以期待后续能有进一步的推广应用。能够实现无刷化,调速范围宽,启动转矩大,且可以灵活调整定子结构,形成一系列功率等级不同电机规格,包括48V、60V、72V等。此外,采用普通变频器驱动的双极性开关磁阻电机以完成研发。
东南大学 2021-04-13
一种低速重载机械的早期故障检测系统
小试阶段/n该系统可从多终端对大型低速重载机械进行故障早期检测和诊断,可预防重大事故发生,可为企业带来巨大的经济效益和社会效益。。与市场同类产品比较,主要特点有:1、该系统使用高速外部RAM芯片,拓展了高速存储空间,能实现大数据量处理,分析功能强大。2、该系统的数据采集单元含有共振解调电路,能用硬件的方式提取微小冲击信号,可以得到更多有用的信息,利于对大型低速重载机械的故障诊断,测试结果精确。3、该系统通过网络传输单元实时监测机械的状态,集离线与在线监测于一体。4、该系统基于Wifi技术,实现长达1
武汉科技大学 2021-01-12
系列化新型低速大转矩液粘测功机(产品)
成果简介:单位体积功率大、惯量小,低速性能好,动态响应快,特别是可实现低速大转矩及制动工况,加载能力可覆盖车辆所有档位,应用于车辆台架试验,一方面可免去常规测功装置所必需的增速装置,大大降低成本;另一方面可模拟路面载荷谱,在室内进行车辆性能仿真试验。相当于国外同类产品的先进水平。可用于车辆台架试验加载装置、负荷拖车加载装置和动力设备台架试验加载装置。 项目来源:自行开发 技术领域:先进制造 应用范围:校方负责总体设计、控制系统设计及制造、调试及培训,合作方负
北京理工大学 2021-04-14
TL5R立式低速大容量离心机
产品型号:TL5R 最大容量:水平转子4×750ml 最高转速(r/min):5500 最大离心力(×g):4800 温控范围:-20℃~+40℃
湖南赫西仪器装备有限公司 2021-02-01
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