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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
颗粒行为与多相流动数值模拟
上海理工大学 2021-01-12
纳米铝塑板
产品名称:纳米氟碳涂层铝塑板 表面涂层: 铝合金:AA1100series,AA3003series 铝厚:0.3mm,0.40mm,0.45mm,0.50mm 铝厚度:4mm,5mm,6mm 宽度:1220mm,1250mm,1500mm 长度:最长至6000mm,特殊宽度可定制 背涂: 品牌:ALUSHINE 产地:山东临沂
临沂金湖彩涂铝业有限公司 2021-09-02
高白度抗静电纳米粉体
        研发团队针对高性能、抗静电热控涂层材料开展自主科研攻关,研发出具有自主知识产权的白色氧化锌导电粉体,与相关企业合作建立了100Kg级导电粉体中试生产线,完成了粉体批次稳定性验证,突破了批量制备导电粉体稳定性差的瓶颈,形成了一套高性能白色氧化物导电粉体的标准生产工艺。产品技术指标经权威检测机构检验达到或超过进口产品水平,并已通过国家航天领域应用验证。同时,产品原料及生产成本远低于进口产品,有望在我国民用市场普及。产品可应用于汽车、电子、纺织、橡胶和化工等领域的防静电、节能、电磁屏蔽等,如轮胎橡胶添加剂、红外反射涂层、防静电涂层等,市场前景广阔。         意向开展成果转化的前提条件:中试放大及产业化工艺开发资金支持
东北师范大学 2025-05-16
教创赛专家报告荟萃⑩ | 华中科技大学光学与电子信息学院程孟凡:“智驭AI”——光电学科“训AI促学”能力培养范式创新与实践
华中科技大学光电信息学院在“智驭AI”实践中,参考建构主义学习为核心的理念思路,构建“设计-实践-反思”的教学迭代循环,实现学生能力达成。
高等教育博览会 2025-09-28
光学防抖MEMS驱动器
本发明公开了一种光学防抖MEMS驱动器.现有的光学防抖驱动器,最多仅具有五轴.本发明包括平面三轴驱动器和垂直三轴驱动器.所述的平面三轴驱动器包括第一框架,驱动臂和中间固定板.垂直三轴驱动器包括运动件和驱动件.运动件包括第二框架,第二悬臂,偏转盘,弹簧条,中心盘和第三接触点.多根第二悬臂的一端均与偏转盘连接,另一端均与第二框架连接.驱动件包括底盘和扇环状电极片组.扇环状电极片组包括n片扇环状电极片.n片扇环状电极片均固定在底板上.扇环状电极片组与偏转盘对齐.本发明可实现使图像传感器在平面三轴及竖直三轴上运动,解决由于相机抖动带来的图像模糊问题.
杭州电子科技大学 2021-05-06
极端光学研究走在世界前列
团队长期坚持在介观光学、超快光物理和光电子学等极端光学前沿领域开展基础研究。近几年,在国际权威期刊Science、NaturePhotonics、NaturePhysics和PhysicalReviewLetters等发表论文500余篇;成果获国家自然科学奖二等奖,3次入选中国高校十大科技进展。
北京大学 2021-02-22
用于癌症转移检测的光学探针
目前,癌症的转移已经成为大多数癌症病人死亡的主要原因。然而,对癌症转移的准确诊断依旧是一项具有挑战性的工作。光学成像技术因其廉价、无损以及便于实时观测等优势,已经成为癌症诊断的一项重要工具。但迄今为止,用于癌症诊断的光学探针还很缺乏,难以满足准确诊断癌症转移的需求。因此,开发用于癌症转移诊断的新型光学探针有着重要的意义。 我校制备了一种可以准确检测体内癌症转移的纳米光学探针。这一纳米探针是由生物相容性的聚己内酯-聚乙烯吡咯烷酮嵌段共聚物和磷光发射的铱配合物大分子共组装而成的纳米胶束。
南京大学 2021-04-14
基于图像标定的光学定位技术
基于图像标定的光学定位技术主要由双目视觉定位系统、机械支架、特征标识器械、摄像机标定模板和软件系统五部分组成,其工作原理是利用计算机视觉领域的摄像机标定和三维重建理论。该技术可以精确测量视野内物体的几何尺寸,测量均方误差达到毫米级,具有很好的实时性和鲁棒性;同时该技术具有非接触性测量的优势,不影响被测物的正常工作,减少人工干预,避免接触测量造成的磨损。
大连理工大学 2021-04-13
物理光学学生桌
  进口弯曲防火板台面,具有防静电、防水、防火、耐刮、耐磨、抗击使用寿命长等特点。铝木框架结构,壁厚1.4㎜,表面采用环氧树脂粉末喷涂,台前安装翻盖防尘交直流盒式学生电源,由教师统一控制及调节电压、电流。可挂放学生凳。适用于中学各年级力学、光学、热学等实验。
宁波华茂文教股份有限公司 2021-08-23
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