不同粒径沙地表面双向反射特性研究

由于自然环境遭到人为因素的破坏,我国沙地面积正在逐步扩大,确定沙地的性质与面积已经成为改善环境的重要的指示性信息.遥感技术以其特有的优势可以为沙地监测提供科学有效的信息.本文以不同粒径沙地表面为研究对象,测量其双向反射信息,分析粒径大小对沙地表面反射特性的影响;基于现有的模型对不同粒径大小沙地表面的反射信息进行计算,与实测信息进行对比.研究结果表明,粒径大小对沙地表面反射的反射分布特性有明显的影响;通过对比测量的反射信息与模型计算的反射信息发现,利用双向反射模型可以准确地计算出不同粒径沙地表面的反射信息.本研究不仅确定了粒径大小对反射信息的影响,也为遥感技术估算沙地表面粒径大小以及研究地表固有光学特性提供参考.     

可吸入颗粒物在驻波声场中运动的可视化研究

采用可视化实验的方法,拍摄可吸入颗粒在驻波声场中的运动轨迹.根据拍摄结果,分别采用标尺测量、颗粒重力沉降特性和声波夹带特性计算颗粒粒径.实验表明,可吸入颗粒在声团聚室中受到声波夹带、重力作用和粘性力的影响.计算结果说明,利用声波夹带特性可以准确计算颗粒粒径,颗粒的漂移现象是由漂移力引起.     

跨微米尺度混合颗粒粒径的同步测量方法

基于多波长消光法和图像法颗粒测量原理,提出了跨微米尺度混合颗粒粒径同步测量方法,建立了亚微米-十微米尺度颗粒粒径消光光谱反演算法及十微米以上尺度颗粒粒径图像处理算法;采用分光棱镜,搭建了消光光谱与背光图像同步测量装置,利用500 nm～76.9μm粒径范围内的10种标准颗粒配成跨微米尺度混合颗粒样品并开展实验研究。结果表明:利用所提方法开展跨微米尺度混合颗粒粒径同步测量时,亚微米-十微米尺度颗粒消光光谱与十微米以上尺度颗粒背光图像的相互影响可忽略,可同步测量得到跨微米尺度混合颗粒粒径;利用消光法和图像法分别开展亚微米-十微米、十微米以上尺度颗粒粒径测量,与标准颗粒粒径相比,相对误差均小于8%,且测量重复性较好,这为跨微米尺度混合颗粒提供了一种有效的粒径测量手段。     

锰锌铁氧体纳米粒子制备与热磁性研究

采用化学共沉淀法制备锰锌铁氧体磁性颗粒并进行了表征,用X射线荧光光谱仪（XRF）、X射线衍射（XRD）测试分析了颗粒组成、结构、平均粒径,表明制备的样品为锰锌铁氧体纳米粒子,平均粒径约为17nm.用振动样品磁强计（VSM）测量了颗粒的磁滞回线和热磁特性.     

激光诱导击穿光谱直接测量颗粒流的粒径效应及其修正方法研究

激光诱导击穿光谱(LIBS)技术应用于颗粒流的直接测量是实现固体物料特性在线监测的有效途径之一。以不同粒径的高纯石英砂为研究对象,利用高精度的连续给粉机产生稳定连续的石英砂颗粒流。脉冲激光在大气环境下分别激发5组不同粒径的石英砂颗粒流,研究LIBS直接测量颗粒流时的粒径效应及其修正方法。研究结果表明,在相同粒径下质量流量小范围波动对激光等离子体光谱强度没有显著影响,而粒径波动则会引起光谱强度的较强变化,光谱强度随着粒径的减小而增强。通过分析各粒径的颗粒流在不同光谱信号探测延迟时间下的光谱特性,发现在2~4μs的延迟时间区间内,粒径效应较弱。在此优化延时基础上,将颗粒流直接激发时同步产生的N谱线作为石英砂组分谱线的内标时,可以进一步减弱粒径效应,从而获得可以表征颗粒流基体特性的修正光谱强度。在N元素的各条特征谱线中,343.76nm谱线的修正效果最佳。     

拖曳效应对低相干动态光散射测量粒径的影响

低相干动态光散射技术利用低相干干涉计的特性,有效抑制了从浓悬浮液中散射的多次散射光,从而能够检测到的单散射光信号中获取颗粒的动态信息。该技术以单散射理论为解析基础,为避免多重散射的影响,测量区域一般局限于固-液界面附近。分析了固-液界面附近壁的拖曳效应对粒径测量值的影响。利用相位调制低相干动态光散射装置,对体积分数为10%的不同粒径的标准聚苯乙烯溶液进行了检测。通过对结果考虑拖曳效应进行修正,发现不同粒径的粒子在界面附近10～30μm范围内的测量值与给定粒径值标准偏差在5%以内。表明在低相干动态光散射光程可分割测量中,考虑拖曳效应的影响,可以对固-液界面附近的测量结果通过修正并得到准确的颗粒大小信息。     

激光诱导荧光光谱方法测量气溶胶颗粒研究

采用激光诱导荧光光谱方法测量大气中气溶胶颗粒物的散射荧光特性,同时用飞行时间方法测量颗粒物的动力学直径大小。给出了实验系统设计、测量方法、颗粒粒径分布图及散射荧光强度分布谱图的对比,并对多组实验数据进行分析。同时讨论了利用颗粒物散射荧光百分比分析方法判别生物粒子和非生物粒子的可行性。     

测量气溶胶单粒子折射率方法研究

设计了一种粒子计数器,它可以测量粒子的动力学粒径和两个散射角下的散射光强度,而粒子的散射强度可以根据Mie散射理论从光学等效粒径和粒子折射率出发计算出来。当可以近似认为动力学粒径与光学等效粒径相同时,利用上述测量结果可以反演计算单个粒子的折射率。     

超声造影剂微气泡的包膜黏弹特性的定量表征研究

包膜黏弹特性显著影响微气泡超声造影剂的诊断及治疗应用效果. 本文结合原子力显微镜技术及声衰减特性测量提出了一种对微气泡造影剂包膜黏弹特性定量表征的新方法. 首先采用原子力显微镜技术进行机械特性分析得到包膜微气泡的有效硬度及体弹性模量; 然后测量声衰减特性, 基于微气泡动力学理论, 计算包膜微气泡的体黏度系数. 为验证方法的有效性, 实验制备了直径为1-5 μm的白蛋白包膜微气泡造影剂, 原子力显微镜测量的有效硬度和体弹性模量分别为0.149±0.012 N/m和8.31±0.667 MPa, 并与粒径无关. 声衰减特性测量和动力学理论拟合的包膜微气泡的体黏度系数为0.374±0.003 Pa·s. 该方法可推广至其他种类包膜微气泡的黏弹特性表征, 对超声造影剂的制备及其诊断和治疗应用有积极意义.     

全场彩虹技术测量喷雾浓度及粒径分布

喷雾颗粒的浓度、粒径等多参数的同时测量是研究喷雾的关键. 对应用全场彩虹技术测量双组分液滴的浓度及粒径分布进行了研究. 基于改进的Nussenzweig理论,对液滴折射率和粒径分布采用无分布函数算法进行最优化求解, 然后通过折射率与浓度的关系反推液滴浓度.用模拟全场彩虹信号对该算法进行了验证, 该算法可准确反演具有单峰分布、双峰分布粒径特征的液滴群的折射率与粒径分布. 并对体积分数从0%到100%的乙醇溶液喷雾进行了实验测量, 结果表明,所测得折射率与理论值符合,粒径分布稳定.该技术在喷雾浓度测量方面具有广阔的应用前景. 关键词： 全场彩虹技术 折射率 粒径 组分     

野外沙粒运动的高速频闪摄影研究

研究自然界中沙粒运动的微观状态,是防沙害工程中的一项基本课题。本文介绍了用高速频闪摄影在野外风沙流条件下,对沙粒运动的动态特性进行的摄影研究。 文中介绍了我们为适应野外条件而设计的专用实验装置及其实验方祛。从工程研究的角度出发,用统计方法对挑选出的172颗轨迹较为清晰完整的沙粒进行了分析,并将统计结果同室内风洞条件下的实验数据,以及常规的野外宏观测量结果作了比较。结果表明,这三项测量得到的有关沙粒运动的统计规律是一致的。     

DPTM simulation of aeolian sand ripple

Aeolian sand ripple and its time evolution are simulated by the discrete particle tracing method (DPTM) presented in this paper. The difference between this method and the current methods is that the former can consider the three main factors relevant to the formation of natural aeolian sand ripples, which are the wind-blown sand flux above the sand bed formed by lots of sand particles with different diameters, the particle-bed collision and after it the rebound and ejection of sand particles in the sand bed, the saltation of high-speed sand particles and the creep of low-speed sand particles, respectively. The simulated aeolian sand ripple is close to the natural sand ripple not only in basic shape and characteristic, particle size segregation and stratigraphy, but also in formation stages. In addition, three important speeds can be obtained by this method, which are the propagation speed of the saturated aeolian sand ripple and the critical frictional wind speeds of emergence and disappearance of sand ripple. Supported by the Key Project of the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 10532040)     

On the crescentic shape of barchan dunes

Aeolian sand dunes originate from wind flow and sand bed interactions. According to wind properties and sand availability, they can adopt different shapes, ranging from huge motion-less star dunes to small and mobile barchan dunes. The latter are crescentic and emerge under a unidirectional wind, with a low sand supply. Here, a 3d model for barchan based on existing 2d model is proposed. After describing the intrinsic issues of 3d modeling, we show that the deflection of particules in reptation due to the shape of the dune leads to a lateral sand flux deflection, which takes the mathematical form of a non-linear diffusive process. This simple and physically meaningful coupling method is used to understand the shape of barchan dunes.Received: 26 January 2004, Published online: 9 April 2004PACS: 45.70.-n Granular systems - 47.54. + r Pattern selection; pattern formation     

Bulk Mechanical Behavior of Rootzone Sand Mixtures as Influenced by Particle Shape,Moisture and Peat

Mechanical properties such as bulk modulus, shear modulus, and failure stress of rootzone sand mixtures are some of the key parameters in understanding the load‐response of sands used in professional golf courses. According to the United States Golf Association (USGA) specifications, appropriate particle size distributions and their shape are important for preparing putting greens and bunker sands. Despite being an important parameter, the influence of sand particle shape on the bulk mechanical properties of the rootzone mixtures has not been studied systematically using a fundamental tester. Toward this end, bulk mechanical properties were measured using a low‐pressure cubical (true) triaxial tester. In this study, four of the commonly used basic shapes, i.e., round, subround, subangular, and angular sand particles comprising rootzone mixtures with sphagnum peat (organics) were tested at two different moisture levels, air‐dried and 30 cm moisture tension conditions. For all rootzone sand mixtures, an increase in bulk modulus was observed with increasing isotropic pressure. The failure stress values increased with the increase in mean pressure for air dried samples. In general, moisture increased compressibility of sands and decreased failure strength and shear modulus values. Peat had a dominant influence on the mechanical response of all four sand shapes. When peat and moisture were added, the rootzone mixture became most compressible and easier to fail, with noticeable changes in bulk mechanical properties.     

风沙稳定输运中起跳沙粒运动状态分布函数

本文用气固二相流模型模拟了风沙稳定输运过程。若起跳沙粒运动状态分布函数采用由实验得到的正态分布函数形式时,计算出的水平质量流量通量随高度的变化规律与实验结果不同。经深入分析,本文提出一新的起跳沙粒运动状态分布函数形式。其中初始起跳角的分布仍采用正态分布函数形式,而对初始起跳速度则采用指数函数和正态分布函数的分段函数形式。计算结果表明本文提出的起跳沙粒运动状态分布函数与实际情况吻合较好。     

一种介质-金属加载圆孔单元厚屏频率选择表面

厚屏频率选择表面能较好地改善FSS带宽性能,是实现隐身雷达天线罩的有效手段.为了全面掌握厚屏FSS的传输特性,给FSS的工程应用提供可靠依据,本文设计了一种介质-金属加载圆孔单元的厚屏频率选择表面.采用矩量法对此结构进行分析计算,主要研究了加载金属直径、加载介质厚度、电磁波入射角等几个参数对厚屏FSS传输特性的影响规律.仿真实验结果表明:带宽、中心频率及其透过率都对填充介质直径、加载金属直径、加载介质厚度、电磁波入射角和不同排列方式有不同程度的敏感性,可以通过合理调整加载金属直径及加载介质厚度来获得较宽的通带和较高的透过率.这为实现厚屏FSS在曲面隐身雷达天线罩上的应用提供了一种有价值的借鉴.     

一种圆孔单元厚屏频率选择表面结构的传输特性研究

设计了一种圆孔单元的厚屏频率选择表面(FSS)结构,采用矩量法对该结构的传输特性进行仿真研究.主要研究厚屏FSS在无介质加载条件下,其单元直径、排布周期、电磁波入射角等参数对厚屏FSS传输特性的影响规律.结果发现,厚屏FSS的单元直径、单元间距、入射角对带宽影响较大;而单元直径对中心频率影响不大.     

The mechanical property of single-walled carbon nanotube under combined electromechanical loading

The mechanical properties and failure process of single-walled carbon nanotube (SWCNT) under combined electric field and tensile loading are investigated using the semi-empirical quantum mechanical method. The local and global structural deformation and variation of mechanical properties of SWCNT under different directions and intensity of external electric field are discussed systematically. It is shown that the electric field induced deformation in the radial and axial directions of the SWCNT are strongly dependent on the direction of electric field. The analysis of mechanical properties shows that the structure stiffness, tensile strength and failure strain of the SWCNT all decrease with the increase of the field intensity, which is particularly evident under the longitudinal electric field. The Young's modulus of SWCNTs vary with the tube diameter and are affected by the electric field. The increase of the length of the tubes intensifies the charge concentration at the tube ends under the electric field and lead to the decrease of mechanical properties of SWCNTs. The failure process of SWCNTs under the coupling effect of electric field and tensile loading is found to be controlled by the field strength and also affected by the electric charge accumulation.     

Mg–Al-Ca合金中二元Laves相的电子结构和力学性能

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了Mg-Al-Ca合金中AB2型二元Laves相（如CaMg2, CaAl2 和MgAl2 ）在不同形态结构（C14, C15和C36）下的晶体结构、电子结构和力学性能。计算所得的晶格常数与实验数据吻合很好。形成能与相关能的计算表明C15- CaAl2 Laves相具有很好的合金化能力和结构稳定性。态密度和电荷密度的计算从微观上进一步分析了C15-CaAl2具有很好的合金化能力和稳定性的根源。弹性常数的计算和力学性能的分析表明C14-MgAl2具有很好的延展性,C15-MgAl2具有很好的塑性。     

Mg–Al-Ca合金中二元Laves相的电子结构和力学性能

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了Mg-Al-Ca合金中AB2型二元Laves相（如CaMg2, CaAl2 和MgAl2 ）在不同形态结构（C14, C15和C36）下的晶体结构、电子结构和力学性能。计算所得的晶格常数与实验数据吻合很好。形成能与相关能的计算表明C15- CaAl2 Laves相具有很好的合金化能力和结构稳定性。态密度和电荷密度的计算从微观上进一步分析了C15-CaAl2具有很好的合金化能力和稳定性的根源。弹性常数的计算和力学性能的分析表明C14-MgAl2具有很好的延展性,C15-MgAl2具有很好的塑性。