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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
超细沸石粉填充PTFE复合材料的制备方法
本发明公开了一种超细沸石粉填充PTFE复合材料的制备方法,包括如下步骤:1)、配料:聚四氟乙烯、超细沸石粉、填充物Ⅰ、填充物Ⅱ按比例进行混合;2)、将配制所得的混合料均匀混合后在20~40MPa压强下冷压成型;3)、将步骤2)所得的成型物放入高温烧结炉中,以30~100℃/小时的升温速率加热至330~380℃保温0.5~2小时;4)、步骤3)所得的烧结产物自然冷却至室温,得超细沸石粉填充PTFE复合材料。采用该方法制备而得的超细沸石粉填充PTFE复合材料性能优异,在不显著降低PTFE基体摩擦系数的前提下提高耐磨性,应用范围广泛。
浙江大学 2021-04-11
粉煤灰超细改性和制备成型吸附剂
以粉煤灰为原料制备高性能吸附剂,一直是粉煤灰高附加值资源化利用的一个方向。该项目先后得到中国博士后科学基金、陕西省工业攻关项目、西安市科技攻关项目和陕西省教育厅产业化培育项目等项目和基金的支持。通过了陕西省科技厅和西安市科技局验收,成果达到了国内领先水平。已获发明专利 1 项, 2010 年获西安市科学技术奖三等奖。发表高水平学术论文 10 余篇,出版专著 1 部。
西安科技大学 2021-04-11
铁基粉末冶金用超细铁合金粉
该铁合金粉末平均粒径小于500纳米,比表面积大,强度高;与超细铁粉相比,化学稳定性好,具有一定的磁性,可长时间在空气中放置而不腐蚀,不变质,成型性好,阻尼性能好;适合取代超细铁粉用于高端粉末冶金制造;适合用于阻尼涂料添加剂,对高频振动波具有很好的吸收效果;适合用于磁流体材料添加剂,在弱酸、弱碱中能稳定存在而不被腐蚀。
西南交通大学 2015-01-26
油田集输系统结垢防治关键技术
西安交通大学 2021-04-10
一种犬用保温型集精杯
本发明涉及一种犬用保温型集精杯,其包括杯体、集精管、密封圈、顶盖、杯体颈套;所述杯体包括杯体内胆、杯体外壳以及杯体内胆与杯体外壳之间的真空夹隙;杯体内胆的下部为圆筒状,杯体内胆的颈部为上宽下窄的圆台形;所述集精管的上部为圆台形,并与杯体内胆颈部的形状大小相匹配;所述密封圈为空心圆饼状胶圈;杯体外壳的颈部设有螺纹;所述杯体颈套的大小和形状与杯体外壳颈部的大小和形状相匹配;所述顶盖内表面设有螺纹;杯体颈套下端的内表面和杯体颈套上端的外表面分别设有螺纹。与现有技术相比,本发明的保温集精杯结构简单小巧,使用方便,可避免犬按摩法采精操作处理和精液运输过程中受到低温损伤。
青岛农业大学 2021-04-13
一种变桨制动器集油盘
本实用新型公开了一种变桨制动器集油盘。包括偏航驱动装置、偏航制动器、偏航轴承刹车盘、制动器集油托盘和集油盘安装杆,偏航制动器外侧面安装在偏航轴承刹车盘上,偏航轴承刹车盘外侧面上安装偏航驱动装置;集油盘安装杆上部固定连接到偏航制动器的内侧面,集油盘安装杆下部焊接有水平的加强杆,制动器集油托盘位于偏航制动器下方并固定安装在加强杆上,制动器集油托盘侧面与集油盘安装杆焊接。本实用新型简单,拆装便利,将粉尘、油液近距离接收,无漏接,减少清理工作量。
浙江大学 2021-04-13
高质量的多中心MRI公开数据集
浙大生仪学院磁共振平台的CBIST团队近期公开了一批包含三位旅行志愿者在十家不同中心采集的磁共振扩散成像数据集。数据的具体描述和简要质量报告已经在Scientific Data发表。
浙江大学 2021-04-14
太阳能集热水箱的远程监控装置
成果简介随着现代传感技术、 嵌入式系统技术、 通信技术等快速发展和融合应用, 远程监控在数据采集, 传输, 处理等关键技术上均获得了较大发展。 本项目正是应用了这些技术, 实现了太阳能大型集热水箱的远程监控。 本项目主要任务是远程监测太阳能大型集热水箱的水位、 水温和流量; 让用户能通过无线网络接收到太阳能大型集热水箱的水位、 水温和流量信息; 并通过无线网络远程控制其水温,譬如无日照时的电加热。成熟程度和所需建设条件本项目产品已完成试制, 并成功应用在芜湖
安徽工业大学 2021-04-14
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