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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
一种诱导损伤可观测耗能杆
本发明公开一种诱导损伤可观测耗能杆,包括核心杆和外约束套管;所述核心杆的两端为连接段,连接段之间为耗能段,所述耗能段的横截面小于连接段的横截面,在耗能段表面打磨一段形成诱导损伤段,外约束套管上预留观测窗,其位置与诱导损伤段保持一致。本发明同时具有诱导损伤以及损伤可观测的特点,通过打磨切削耗能段形成诱导损伤段,使得诱导损伤段的累积损伤更严重,先于耗能段发生开裂、甚至断裂破坏,基于上述损伤定位,观测窗可直接观测损伤,同时,观测窗仅需要略大于诱导损伤段,避免了对于外约束套管过大削弱,保证了耗能杆的整体稳定性。本发明能够为耗能杆的震后损伤评估和更换提供依据,具有广阔的应用前景。
东南大学 2021-04-11
发现放射性脑损伤易感基因
通过对个体全基因组单核苷酸多态性(SNP)信息与疾病表型的全基因组关联分析,以及两阶段独立人群验证,最终在2942例鼻咽癌患者中发现了位于14号染色体上CEP128 基因启动子区的变异位点rs17111237与放射性脑损伤的发生存在显著关联,携带危险型等位基因的个体CEP128基因的表达水平显著较低。特别地,联合临床危险因素,携带危险基因型的高危鼻咽癌患者放射性脑损伤五年发病风险为携带保护基因型的低危患者的3倍。CEP128基因编码中心体蛋白,在纤毛形成和细胞周期调控中起着至关重要的作用。研究表明,CEP128可通过与CASK、CEP72等蛋白相互作用,维持纤毛的功能并调节细胞对射线等外界刺激的反应。我们进一步以放射性脑损伤的主要靶细胞——神经胶质细胞为模型探究了CEP128基因的功能,通过克隆形成实验发现敲减CEP128基因的表达显著增加了神经胶质细胞的放射敏感性。
中山大学 2021-04-13
一种急性肺损伤的救治药物
急性肺损伤救治方能显著改善急性肺损伤导致的肺泡上皮细胞 及毛细血管内皮细胞损伤,改善弥漫性肺间质及肺泡水肿,缓解急性 低氧性呼吸功能不全。该方具有辅助救治急性肺损伤和急性呼吸窘迫 综合征疗的疗效和康复作用,且副作用轻微,具有西药不可替代的优 势。本急性肺损伤救治方在借鉴前人验方和临床实践的基础上,运用 现代的科学技术,对急性肺损伤和急性呼吸窘迫综合征进行了药效和 安全性评价,探索出了高效、低毒的中药方剂。 该方剂对急性肺损 伤和急性呼吸窘迫综合征的治疗作用主要通过减低氧化损伤、清除自
兰州大学 2021-04-14
氯化妥龙检测柑橘果皮机械损伤技术
可以量产/n该成果公开了一种氯化妥龙在检测柑橘果皮机械损伤中的应用, 其过程是:1 :选择柑橘果实,清洗果面灰尘等杂质;2 :配制氯化妥龙溶液,称取一定量氯化妥龙固体粉末,用自来水分别配0.0005g/ml0.005g/ml 之间浓度的溶液;3 :检测: 将干净的柑橘果实放在氯化妥龙溶液中滚动浸泡10 秒钟至2 分钟,取出,用自来水冲洗干净;4 :观察:如果有被染成蓝色的部位则为机械损伤部位,正常无颜色反应部位则没有机械损伤。方法易行,操作简便,检测快速,效果好,氯化妥龙在0.0005
华中农业大学 2021-01-12
智能自动化非损伤微测系统
“NMT界乔布斯”许越先生推荐创新平台 中关村NMT产业联盟推介成员单位创新产品  “全球抗疫,人人有责” 推出背景:        非损伤微测技术(NMT) 源自1974年美国海洋生物学实验室(MBL,Marine Biological Laboratory)的神经科学家Lionel F. Jaffe提出原初概念,到1990年成功应用于测定细胞的Ca2+流速,已经解决了众多科学问题。2001年,中国学者许越先生与Dr.Jaffe以美国扬格公司 (YoungerUSA, LLC) 为依托,进一步完善系统功能和用户体验,初步形成了现代NMT的雏形。        非损伤微测技术(Non-invasive Micro-test Technology, NMT)是通过测定活体动植物组织、细胞与内/外环境间Ca2+/Cd2+/Na+/K+/NO3-/NH4+/O2...交换量的实时变化,揭示基因功能的一种新技术。目前已被103位诺贝尔奖得主所在单位,以及北大/清华/中科院使用。        非损伤微测系统已经经历了多代的更新,从最初实验室自行搭建的设备,到现在商业化的设备与售后,非损伤微测系统还将继续升级,满足更多科研人员的需求。 应对挑战: 非损伤微测系统已经实现了数据自动化的检测,但随着技术需求的提高,对于进一步的自动化,减少人员操作问题是需要拓展的 检测标准的一致性是人工操作经常出现的问题,如检测位点的确定等等 解决方法: 智能非损伤微测系统提供了智能化图像识别技术,对于样品检测时自动化的定位,有着至关重要的作用 智能非损伤微测系统能够进行智能化的点位选取与检测,让标准更加的固定 智能非损伤微测系统配备高清触摸屏,使操作更加便捷,为今后便携式的设备打下基础 功能特点 1.基本功能: 1.1智能寻位检测,无需人工操作 1.2采用智能化图像识别技术 1.3活体、原位、非损伤检测 1.4检测指标:Ca2+、H+、K+、Na+、Cd2+、Cl-、NH4+、NO3-、Mg2+、Pb2+、Cu2+ 1.5配备高清触摸显示屏,操作便捷   2.性能参数: 2.1工作电压:220V 2.2流速最高检测灵敏度:10-12mol·cm-2·s-1 2.3浓度最高检测灵敏度:10-6M 2.4最短检测周期:5s 2.5智能检测可选点位范围:5μm-1000μm 2.6智能检测可选点位数量:不限 2.7传感器最小运动距离:1μm   3. AIFluxes软件参数: 3.1智能识别流速传感器 3.2支持多点位智能检测 3.3智能捕捉样品图像 3.4可直接输出流速、浓度数据和折线图,无需额外换算
旭月(北京)科技有限公司 2021-08-23
光力学中的最新研究成果
北京大学物理学院人工微结构和介观物理国家重点实验室徐海潭研究员和耶鲁大学Jack Harris教授研究组、芝加哥大学Aashish Clerk教授合作,在光力学研究中取得重要进展。成果以“Nonreciprocal control and cooling of phonon modes in an optomechanical system”为题发表在《自然》(Nature)上(https://www.nature.com/articles/s41586-019-1061-2)。该工作提出了基于光力相互作用的非互易声子耦合新原理,实现了非互易的声子传递和新型光力制冷方法。 学谐振子在现代科技和生活中具有广泛的应用,大到引力波探测装置,小到我们身边的手机,涉及传感、变频、滤波等重要器件。一般的谐振子器件是互易的,即器件内部或者两个器件之间的声子传递和方向无关。而非互易的谐振子器件对于全双工声子信号收发、声子隔离等有着非常关键的作用,甚至还可以用来对热能进行单向传递,使冷的物体更冷,热的物体更热。图a,基于光力相互作用的非互易声子耦合机制。b,通过控制激光相位,声子隔离度±30分贝连续可调。 光力学是光学和力学相结合的新兴科研领域。光力相互作用可以用于光学和力学模式的精密调控和测量,有着重要的物理意义和实际应用。这个工作中的光力学系统由超高品质因子的氮化硅纳米薄膜和高精细度光学腔构成。激光将声子从纳米薄膜的一个谐振模式转化为光子,再变回另一个谐振模式中的声子。多束激光的物理效应互相干涉,使声子传递增强或者减弱。通过控制激光相位,实现了声子隔离度在±30分贝范围内连续可调(如图所示)。在徐海潭等人之前的工作(Nature 537,80 (2016))中,他们通过拓扑操作实现了瞬态的非互易声子传递,而在最新的工作中,他们通过光力相互作用产生了声子模式间静态的非互易耦合,从而实现了稳定的非互易声子传递。 进一步地,徐海潭等人实现了用非互易相互作用来调控并观测谐振子的热力学涨落。当声子传递是双向的时候,两个谐振模式通过交换热声子,对应的温度会互相接近。而当声子传递是单向的时候,被隔离的谐振模式把热声子传递给另一个谐振模式,这使得被隔离模式的热声子数减少,因此降低温度,而另一个模式则升高温度。从而通过非互易声子传递实现了一种新型的光力制冷技术。该研究中所包含的创新方法也可以推广应用于其他电子、力学和光学等系统。 研究工作得到北京大学人工微结构和介观物理国家重点实验室、教育部纳光电子前沿科学中心和量子材料协同中心的支持。
北京大学 2021-04-11
植物新生RNA的剪切动力学
内含子是基因中不具有编码作用的片段,它会被转录到前体RNA中,但在mRNA加工过程中被剪切掉,而内含子剪切是真核生物mRNA成熟的关键步骤。在酵母中,当RNA聚合酶II(Pol-II)转录到内含子下游45nt时已经有一半的内含子完成了剪切。但高等真核生物,尤其植物中RNA共转录剪切速率,剪切状态和其他RNA加工过程之间的关系又是什么样的呢?为解答这一疑惑,翟继先课题组开展了系列研究分析。
南方科技大学 2021-04-14
人才需求:环境工程;机械力学
1.环境工程、研究生以上;技术顾问。2.机械力学、热力学;研究生以上;技术顾问。
山东船舶技术研究有限公司 2021-06-25
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