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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
电动十四针灸模型十四电动针灸模型
XM-85A电动十四针灸模型   XM-85A电动十四针灸模型(十四电动针灸模型)演示361个穴位及十四经脉起止经过(含经外穴),按下相应的按键,有灯光显示相关穴位。 尺寸:高85cm 材质:玻璃钢
上海欣曼科教设备有限公司 2021-08-23
量子几何相位及其相关问题研究
项目成果/简介:1)提出冷原子实现和探测相对论狄拉克粒子的理论,并预言可观测相应的拓扑相变,被斯坦福、ETH和Nice大学的实验观察到。2)揭示了几何相位和量子相变的内在定量联系。3)是国际上最早研究冷原子几何相位诱导规范势的少数理论组之一,提出实现原子自旋霍尔效应理论,并被NIST实验实现。冷原子相对论效应和诱导规范势已逐步成为当前量子模拟的新热点研究。4)提出了非绝热和非常规几何量子计算理论,解决了原绝热理论不易在实际体系中实现的困难,已被7个独立实验验证。发表的20 篇核心论文中,PRL10 篇,被Nature、Science、PRL等SCI 论文他引1137次,8篇代表论文他引602次。
华南师范大学 2021-04-10
量子几何相位及其相关问题研究
1)提出冷原子实现和探测相对论狄拉克粒子的理论,并预言可观测相应的拓扑相变,被斯坦福、ETH和Nice大学的实验观察到。2)揭示了几何相位和量子相变的内在定量联系。3)是国际上最早研究冷原子几何相位诱导规范势的少数理论组之一,提出实现原子自旋霍尔效应理论,并被NIST实验实现。冷原子相对论效应和诱导规范势已逐步成为当前量子模拟的新热点研究。4)提出了非绝热和非常规几何量子计算理论,解决了原绝热理论不易在实际体系中实现的困难,已被7个独立实验验证。发表的20 篇核心论文中,PRL10 篇,被Nature、Science、PRL等SCI 论文他引1137次,8篇代表论文他引602次。
华南师范大学 2021-02-01
新型碳量子点生物成像剂
本方法以丙三醇作为溶剂及碳源快速制备大量粒径小于 10 nm 的碳量子点。这种碳量子点的荧光量子产率能够达到 30 %左右。制 备好的碳量子点,不需要任何提纯即可与成膜性较好的高聚物混合得 到荧光碳量子点薄膜。而且这种碳量子点毒性低,水溶性好,荧光量 子产率高,在细胞及活体成像方面表现出显著优势。总之,该制备方 法简单易行,材料来源广泛且廉价,产率大。所得的荧光碳量子点具 有荧光量子产率高、易成膜、低细胞毒性且耐光漂白等性质,已经作 为生物成像剂用于细胞的荧光共聚焦成像
兰州大学 2021-04-14
验证三维量子霍尔效应
要实现三维量子霍尔效应,就需要达到所谓的极端量子极限条件(Extreme Quantum Limit)。这个实验条件要求异常苛刻,如果选用常用的金属铜块作为研究对象,要施加超过3000特斯拉的磁场才能进入极端量子极限态,而这是当前的实验条件无法提供的。因此,三维量子霍尔效应方向的研究一度处于几乎停顿的状态。 为了满足这项苛刻的条件,张立源团队巧妙地选用了高品质的五碲化锆(ZrTe5)晶
南方科技大学 2021-04-14
动力锂离子电池
研究背景及内容 :新能源汽车未来逐渐替代传统汽油车已成为各国发 展汽车产业的共识,作为核心部件的动力电池则更被企业和投资者看好。 动力电池是新能源汽车发展的关键:混合动力汽车是目前最佳的过渡产 品,但纯动力电池汽车是未来发展方向,核心技术在电池技术上的突破。 当前许多知名的汽车制造商都致力于开发动力电池的电动汽车, 如美国福 特、克莱斯勒, 日本丰田、三菱、日产、韩国现代、 法国 Courreges、Ventury
南昌大学 2021-04-14
镍氢动力蓄电池
镍氢电池由于其具有重量轻、寿命长、能量密度高、无环境污染、充放电速度快等优点,已成为世界各国竟相研制和开发的新能源。但是传统的铅酸蓄电池已难以满足要求。由于镍氢蓄电池的容量比铅酸蓄电池大一倍,同时它具有大电流冲放,无记忆效果等一系列优点,镍氢电池的关键技术之一是负极材。国内近几年来在负极材料方面进行了研究。从已公布的实验结果看,主要研究集中在LaNi5系,
西安交通大学 2021-01-12
土壤动力冲击采样钻
产品详细介绍土壤动力冲击采样钻由于冲击钻设备方便灵活,除了手钻设备之外,它在钻采工作中也已经赢得了一席之地。如果要在坚硬的土壤中、在可能含有碎石以及/或者石块的土层中进行钻采,往往会采用冲击钻采的方法。采用这种方法,需要将安装了坚硬切割头的冲击钻,用冲击锤敲入土壤。按步骤进行冲击钻采,钻头敲入和取出的过程简便,并最大限度地避免污染。冲击钻采取得的土样最大程度地保持了原样。由于取样简单快捷,可以在相对较短的时间内产生密集的样本栅。装备上分别为1米和0.5米的加长杆,工作过程更符合人体工程学。冲击钻可以钻透碎石,因此还可用于垃圾场或者市区。另外,冲击钻可用于地下水位以上或者以下。使用抽泥钻采法的时候,要钻透碎石层,冲击钻也能派上用场。冲击钻采适用于土壤污染、粒度分布、一般土壤分类、剖面描述等研究。冲击钻设备是一个完整的多边取样系统,可在各种坚硬型(但不能过于坚硬)土壤中钻采5到10米的深度。
成都耀华科技有限公司 2021-08-23
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