土壤侵蚀的流体力学机制（Ⅱ）－风蚀

土壤的加速侵蚀已成为当前全球性环境灾害之一．对土壤侵蚀及其预防、控制的研究引起了人们的普遍关注．本文通过对国外文献的广泛调研，系统地分析与评价了有关土壤风力侵蚀的研究进展．     

土壤侵蚀的流体力学机制（Ⅰ）──水蚀

土壤的加速侵蚀对农业发展和人类生存构成了严重威胁,变为当前全球性环境灾害之一,因此,对土壤侵蚀及其预防、控制途径的研究引起了人们的普遍关注。本文通过对国外文献的广泛调研,系统地分析与评价了有关土壤水力侵蚀的研究进展。      

从考古看史前流体力学的发生和发展（续）

本期继续刊登北京大学力学系原主任周光坰教授从美国寄来的文章，由稿可见，82岁高龄的周光坰先生治学严谨认真，很值得本刊作者和读者(特别是年轻作者和读者)们学习。     

关于流体力学方法论问题

 力学是以实验为基础的科学. 流体力学中绝大多数重要的概念和原理都源于实验. 对 于流体力学问题，数值模拟与物理实验的本质区别并未消失；数值模拟不能代替物理实验， 大规模数值模拟的结果仍需由巧妙设计的物理实验来检验其正确性.     

数智流体力学的发展及油气渗流领域应用

大数据及人工智能技术的崛起推动了数智流体力学的快速发展.数智流体力学是将流体力学、大数据和人工智能相结合,以流体力学场景需求为导向,形成以“数”为基础,以“智”为核心,以算力为支撑的新研究范式.核心内涵是要以数据驱动为主,融合物理信息、专家经验等先验知识,利用智能化手段构建“数据+物理”双驱动的数智模型,解决场景需求问题.数智流体力学在建模灵活性、运算效率、计算精度方面具有十分明显的优势,其应用潜力已经在多尺度流动、多场耦合以及流场建模等方面得到验证.数智流体力学研究范式包括数据治理和智能算法构建,其中数据治理工作尤为重要,治理后的数据质量是智能算法能否发挥其价值的关键.智能算法中“数据+物理”协同驱动主要存在四种引入机制,分别是基于输入数据的嵌入机制、基于模型架构的嵌入机制、基于损失函数的嵌入机制和基于模型优化的嵌入机制.以油气领域应用为例,介绍了数智流体力学在储层物性参数预测、压裂效果评价以及注采参数优化等方面的一系列研究进展.数智流体力学是流体力学未来的重要发展方向之一,以场景需求为导向、深度融合物理信息等先验知识的新一代智能理论与方法是数智流体力学发展的必然趋势,能够从崭新的角...     

现代流体力学发展的回顾与展望

回顾流体力学发展的历史。概述迄今在其各个分支领域中已取得的主要成就以及力学大师,中国老一辈科学家的重要贡献。分析不同时期的发展特点,尤其是近３０年来,由于计算流体力学日臻成熟,非线性力学取得重大进展,新兴学科分支不断涌现,形成了现代流体力学的发展阶段。展望在２１世纪,流体力学的基础研究和应用研究必将在经济建设和社会发展的各个方面发挥重要作用。      

浅谈都江堰工程中流体力学原理的运用

分析都江堰工程中3大主要设施(鱼嘴、飞砂堰、宝瓶口)的3大功能(分水、排砂、引水)中涉及到的流体力学原理.     

《工程流体力学》本科课程引入CFD教学的探讨

工程流体力学作为一门本科专业基础课程,它基础性强,应用性很广,概念多且抽象不易理解,偏微分方程多,要使学生能够很好理解、掌握其中的知识对教学手段有较高的要求. 随着数学的发展,计算机的不断进步,目前各种商业CFD (computational fluid dynamics)通用性软件包性能日趋完善,应用范围不断扩大,已为工业界广泛接受和应用. 针对本科《工程流体力学》课程缺少计算流体力学(CFD)数值模拟部分的内容,本文提出了将CFD 理念引入本科工程流体力学课堂的意义、目的和实施方法,以便能促进学生对《工程流体力学》课程内容的理解掌握和应用能力的加强,培养学生对现代工业的设计和研究工作的适应力和创造力.     

面向流体力学的多范式融合研究展望

实验观测、理论研究以及数值模拟是包括流体力学在内很多学科的基本研究范式.21世纪以来,大数据驱动下的人工智能成为引领新一轮科技革命和产业变革的重要驱动力,也被称为数据密集型科学研究范式,即第四范式.同样,数据驱动的机器学习方法也成为流体力学的新兴方向,并助推智能流体力学方向的发展.然而,与面向社会依赖“互联网+大数据”的数据密集型范式相比,流体力学智能化研究有其特有的背景.例如有限工程样本中产生的海量流动数据,与流动状态、几何边界条件的高维度以及复杂流动固有的高维、跨尺度、随机、非线性特征相比,数据驱动的流体力学研究面临着大数据小样本问题.经典流体力学虽然有三大研究范式,但融合度很低,工程设计师通常只能对不同来源的数据进行拼凑使用或简单修正.多源数据融合一定程度上可缓解单一样本量来源少、建模难,以及低精度样本利用不充分等困境,但仍未能实现基本范式中的理论模型或者专家知识和经验的充分利用.因此,在人工智能技术支撑的第四范式架构下,有机融合实验、理论模型以及数值模拟三大手段,发展“数据+知识”双驱动的流体力学多范式融合方法,成为解决重大实际工程研制问题的迫切需求,也是新时代流体力学学科内涵...     

水工混凝土小角度冲蚀磨损特性的研究

选用55kW的3GQ-2/70型高压清洗水射流装置作为水工混凝土的冲蚀磨损设备,考察了小角度条件下含沙高速水射流作用下混凝土材料的冲蚀磨损性能。结果表明：混凝土肥到严重的冲蚀磨损;在冲击角度较小时,混凝土材料的冲蚀磨损机制主要表现为硬质磨粒沿水平速度方向的切削作用,以及沿垂直方向的冲击作用导致的表面裂纹和脆性断裂;钢纤维对混凝土材料的小角度冲蚀破坏有明显的增强作用。     

坡面流及土壤侵蚀动力学（II）——————土壤侵蚀

介绍了坡面土壤侵蚀的基本特征和主要类型, 综述了坡面土壤侵蚀动力学过程和预报模型等方面的研究进展, 包括土壤表层结皮、雨滴溅蚀、片流侵蚀、细沟侵蚀、坡面流输沙、土壤侵蚀界限坡度, 以及土壤侵蚀预报模型等. 并简要讨论了土壤侵蚀动力学研究的发展趋势.     

砾漠地区路基工程构筑物风蚀问题的初步研究

利用流体力学的实验手段,对我国西北砾漠大风地区路基工程进行了充分的物理模拟研究,从而验证了已经采用的路堤、路堑、挡沙墙和截沙沟等工程方案的正确性,为防风蚀工程的措施提供了科学依据,同时也证明了实验结果的有效性。     

氯化橡胶涂层冲蚀磨损行为的研究

针对含有海砂的海水环境,研究了氯化橡胶涂层在不同冲击角度、不同海砂浓度的环境中的冲蚀磨损行为及机理.结果表明:在含砂的海水环境中,氯化橡胶涂层的最大冲蚀磨损量发生在冲蚀角度为67.5°,最小冲蚀磨损量发生在冲蚀角度为22.5°;在不同冲蚀角度下,冲蚀磨损量均随着海砂浓度的增加而增加;低角度冲蚀磨损时,涂层的破坏形式主要以切削和犁削为主,高角度下,涂层的破坏形式则以变形与凿击为主.     

关于跃移沙破坏生物结皮时的临界速度的理论分析

利用经典的弹性薄板与塑性理论探讨了生物结皮在单颗跃移沙粒碰撞作用下的破坏问 题,建立了一个联结跃移沙粒的临界撞击速度和结皮性质的解析关系式. 种类、数量、发展 阶段等生物效应主要通过结皮的杨氏模量、Possion比、屈服应力等宏观参量引入. 结果表 明,刚度大、强度低的生物结皮更容易被跃移沙粒所破坏. 给出的关系式将有助于进一 步研究风沙运动和结皮之间的相互作用.     

聚脲涂层的冲蚀磨损机理研究

采用高速含沙水射流冲蚀磨损试验机测试了聚脲涂层的冲蚀磨损性能,试验结果表明所制备聚脲涂层具有优异的耐冲蚀性能.根据Bitter的塑性材料冲蚀模型,应用Matlab程序进行拟合计算,探讨聚脲涂层在不同冲蚀角度和速度下的冲蚀规律,研究表明聚脲涂层在冲蚀角度30°时切削磨损量最大,而接近90°时变形磨损量最大.     

沟谷坡面风沙起动规律研究

根据坡面风沙受力情况,以滚动模式建立了坡面风沙起动的风速公式.计算分析了相同风向条件下不同坡度风沙的起动风速和相同坡度条件下不同风向风沙的起动风速,并与平面风沙起动计算风速和实测风速进行了比较.计算分析表明,在风向一定时,坡面风沙更容易起动,风沙起动速率随着坡度的变陡而变小.在坡度一定时,风沙起动风速受到风向的影响很大,起动风速随风力与水平面垂线夹角的增大而增大.与平面相比,当风力与水平面垂线夹角小于90°时,坡面风沙起动流速比平面为小.在当风力与水平面垂线夹角大于90°时,起动风速比平面为大.当坡面为平面时,风沙起动公式与平面拜格诺起动公式完全一致.     

Calculation of electroosmotic inflow to hydraulic fractures

A plane flow through a porous medium in the neighborhood of a hydraulic fracture under the action of a potential difference applied between a well (sink) and an external electrode is considered. The problem of calculating the electric field and the induced flow through the porous medium is solved with allowance for the finite electric and hydraulic resistance of the fracture. The problem reduces to a system of singular integral equations for the distribution of the densities of hydraulic and electric sinks along the fracture. This is solved numerically, after which all the parameters of interest can readily be reconstructed. Calculation results illustrating the effect of the fracture resistance on the magnitude and distribution of the electroosmotic flow are given.