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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
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
表面具有纳米颗粒析出相的高温超导涂层导体Eu0.6Sr0.4BiO3缓冲层及其制备方法
本新技术成果提供了一种表面具有纳米颗粒析出相的高温超导涂层导体Eu0.6Sr0.4BiO3缓冲层及其制备方法。采用以硝酸盐作为前驱物的化学溶液沉积法在空气中进行制备。目标物新的高温超导涂层导体缓冲层材料其名义组分为Eu0.6Sr0.4BiO3,其表面具有均匀弥撒分布的纳米析出相SrO2, 析出相尺寸在100nm左右,可作为缓冲层表面结构诱导的钉扎中心,即同时开发出了一种新的缓冲层表面结构诱导钉扎中心的方法,并且为其上超导层提供钉扎中心的性能得到了验证。
西南交通大学 2016-06-27
淀粉加工关键酶制剂的创制及工业化应用技术
本项目获 2019 年国家技术发明二等奖 淀粉加工用酶是食品工业用量最大的酶制剂。目前我国淀粉加工关键酶制剂匮乏或被国外垄断,导致一些淀粉加工技术难以实现或优势不足,因此亟需开发 具有自主知识产权的酶制剂,构建淀粉加工关键酶共性技术的研发体系。 
江南大学 2021-04-11
基因重组菌淀粉质原料生料发酵产燃料酒精技术
研发阶段/n内容简介:本技术主要研究了:菌种的选育:对酵母进行复合诱变,筛选出菌株,利用原生质体融合技术得到遗传性能稳定具有两亲株特性-能直接利用生料、酒精高产且耐高温的融合子。发酵的工艺条件:确定了原材料粉碎方式、调浆温度、接种量和料液比,优化了发酵条件。产蛋白饲料的工艺路线:确定了酒精糟固态发酵生产蛋白饲料工艺流程,优化了蛋白饲料发酵工艺条件。在中试放大试验中,确定了生料发酵工艺流程,优化了生料发酵工艺条件。本项目研究成果经湖北省科技厅鉴定为国内领先水平。技术指标:淀粉转化率:92.1%;酒精度
湖北工业大学 2021-01-12
高抗性淀粉转基因水稻新品系的选育与功能分析
该成果通过对水稻胚乳中与支链淀粉合成相关酶基因表达的转基因调控,控制稻米中支链淀粉的合成,相对提高直链淀粉含量,选育获得了多个富含抗性淀粉的转基因水稻新品系,其中的直链淀粉含量超过 50%、抗性淀粉含量最高可达 15%。培育的高抗性淀粉稻米其抗性淀粉含量最高可达 15%,能够明显改善动物肠道健康,消除糖尿病病人餐后的高血糖现象。
扬州大学 2021-04-14
一种玉米淀粉复合膜及其制备方法及应用
本发明公开了一种玉米淀粉复合膜及其制备方法及应用,其由玉米淀粉,甘油、增强剂组成,所述增强剂为纳米CaCO3、蜡质玉米淀粉纳米颗粒或壳聚糖,所述质量比玉米淀粉:甘油=6.5~8.0 : 1.5~3.0,当增强剂为纳米CaCO3时、蜡质玉米淀粉纳米颗粒,增强剂/玉米淀粉的质量分别为:0.02~0.5、1~25;当增强剂为纳米CaCO3和壳聚糖时,纳米CaCO3的质量/玉米淀粉的质量为0.06,壳聚糖的质量/玉米淀粉的质量:10~50;所述纳米CaCO3颗粒大小介于30~50nm;所述蜡质玉米淀粉纳米颗粒大小70~120nm。本发明的复合膜机械性能得到明显的改善;膜的透光率和透湿性降低;热特性较好;复合膜比玉米淀粉膜的热稳定性高;玉米淀粉与纳米CaCO3颗粒之间有较好的相容性。
青岛农业大学 2021-04-13
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
双极荷电细微颗粒凝聚技术
1 成果简介空气污染、能见度下降的主要原因之一是大气中飘浮的大量细微颗粒,细微颗粒的主要来源之一是工业生产中的尾气排放,低中效的旋风分离器、惯性除尘器及高效的颗粒层除尘器、静电除尘器、袋式除尘器和电袋复合式除尘器被广泛应用于机械、建材、冶金、电力等诸多行业尾气排放中的粉尘捕集,即使是高效除尘器,逃逸掉的粉尘颗粒依然也是细微颗粒。工业生产中,往往为多捕集 1%的细微颗粒,要多花费一倍的财力。 国家从环保角度考虑,已从 PM10 治理在向 PM2.5 治理过渡,致使相关的排放标准日趋严格,于是某些情况下常规三或四电场的静电除尘器已不能满足排放标准的要求,或为满足排放标准,增加更多电场而失去其在高效除尘器中造价低、运行费用低的优越性。双极荷电细微颗粒凝聚技术采取在烟道中或在电场中安装凝聚器,使粉尘颗粒荷上不同极性电荷、然后再凝聚的方式使小颗粒变成大颗粒,进而提高除尘效率,使常规静电除尘器依然满足排放标准、维持其在除尘领域的主导地位。 从 1997 年至今,我们进行了大量实验室研究及实际应用探索, 取得了理想的凝聚效果。烟道凝聚器可降低粉尘排放 40%、电场凝聚器可降低粉尘排放 50%。2 效益分析静电除尘器是高效除尘器的主导设备,以电力行业为例,电除尘器约占总除尘器的90%。用户如果用袋式除尘器替代电除尘器,由于其滤袋阻力远大于电场阻力、每隔约三年就要全部更换一次滤袋,而使得运行费用大大增加。仅以 30 万机组为例,更换一次滤袋的费用就要上千万元。而应用凝聚器后,静电除尘器本身就能达标排放,相对电除尘器本体,烟道凝聚器仅增加费用约 10%、电场凝聚器仅增加费用约 15%。3 合作方式技术转让、合作开发。4 所属行业领域能源环境。
清华大学 2021-04-13
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