低浓度固液两相流的颗粒相动理学模型

用广义Fokker-Planck扩散模型描述液相湍动对颗粒的挟带作用，用修正的BGK模型描述粒间碰撞效应，建立了封闭的颗粒相PDF输运方程．运用Chapman-Enskog迭代法求得方程的二阶近似解，获得颗粒相脉动速度二阶矩和三阶矩闭合关系．模型与颗粒流模型相容，与液相湍流闭合模型是否相容依赖于扩散模型的具体形式，并据此比较了不同的涡一颗粒作用模型．模型与二维明渠流轻质沙和天然沙试验资料符合很好．表明细小粒径颗粒能够充分跟随水流运动；大粒径颗粒的相间平均速度差和壁面滑移速度明显，近壁区内的颗粒沿流向和垂向脉动强度都可能大于水流，并存在一定程度的颗粒碰撞效应．     

颗粒物质中的多尺度问题

颗粒物质是大量离散的固体颗粒相互作用而组成的复杂体系. 依据颗粒排布的稀疏程度， 体系可分为颗粒气体、颗粒流体和颗粒固体，它们有不同本质的动量传递和能量耗散机制. 后两者属于密集颗粒物质体系，内部形成了颗粒$\to $力链$ \to$体系的多尺度结 构，并涉及多个特征时间尺度，是典型的多尺度体系. 合理分割体系结构层 次、正确理解不同层次的物理过程、并确定它们之间的关联是密集颗粒物质研究的核心任务. 本文依次分析了密集颗粒物质的内在物理图像、多尺度结构层次和特征时间等，并介绍了多 尺度研究框架.     

颗粒流研究评述

颗粒流可看作一种颗粒间直接作用占优势的特殊两相流,它涉及自然界和工程实际中的许多流动问题,例如泥石流、雪崩、滑坡及固体物料的管道输送等,现阶段在国际上对颗粒流的研究正形成一个热点,而在国内这方面的工作才刚刚开始,本文在广泛收集资料的基础上对颗粒流研究现状作了全面的评述,内容包括颗粒流动现彖、实验研究、基本理论、数值模拟,颗粒流研究中的主要问题及将来的发展方向.     

静态堆积颗粒中的力链分布

颗粒物质是由众多离散颗粒组成的软凝聚态物质，涉及多个物理层次结构和机制，是多尺度问题. 首先阐述了颗粒物质多尺度力学的研究框架，指出颗粒间接触力链构成的细观尺度是核心，颗粒物质显示出的独特静态堆积特性和动态流变特性都与细观尺度力链的复杂演变规律直接相关. 围绕着定量描述力链特征这一目标，采用严格的球形颗粒Hertz法向接触理论和Mindlin-Deresiewicz切向接触理论，对重力作用下12000个球心共面的二维等径颗粒静态堆积进行了离散动力学模拟，对力链分布特征、接触力规律等做了量化分析，考察了颗粒 关键词： 颗粒物质 力链 离散模型 多尺度力学     

用PDF方程法分析悬沙垂线浓度分布

从颗粒运动的PDF(概率密度分布函数)输运方程出发。建立颗粒相的质量、动量和脉动速度二阶矩方程．对于明渠二维恒定均匀流。利用垂向动量方程导出了新的泥沙扩散方程。表明颗粒脉动强度梯度、升力、重力沉降和紊动扩散都影响悬沙运动。说明了传统扩散方程的不足．理论分析了水沙两相物理属性和水流条件对泥沙扩散系数和浓度分布特征的影响。并通过细颗粒试验资料的分析进行了定量研究．     

快速颗粒流碰撞应力的动理模型

颗粒碰撞是快速颗粒流的动量传递,能量传递及耗散的主要机制。因此,碰撞应力是快速颗粒流研究的主要内容。本文基于大小均匀、光滑圆球颗粒的非弹性碰撞模型,类比气体分子动理论中的处理方法得出快速颗粒流积分形式的碰撞应力,能量传递通量及能量耗散率等关系。在颗粒速度分布函数的一级近似式符合Maxwell分布的假设下,对碰撞应力积分得出相应于Boltzmann方程二级近似解的碰撞应力表达式。在简单快速颗粒流动条件下,本文的理论结果与实验资料符合较好。     

广东沿海陆地地质环境质量定量评价研究

广东沿海陆地不仅是我国经济较为发达的地区 ,而且也是地震、水土流失、崩塌、滑坡、地裂缝、地面沉降、岩溶塌陷、软土地基形变等地质灾害较为频发的地区。基于对广东沿海陆地主要物理地质灾害形成条件与影响因素调查、统计与分析 ,将广东沿海陆地地质环境质量划分 :构造稳定性、斜坡稳定性和地基稳定性三个质量层面 ,进而构造了隶属三个层面的指标体系 ,该指标体系包括活动断裂、地震活动、地形起伏度、斜坡坡地、冲沟切割密度、水土流失程度、崩滑面密度、土体承载力和地裂缝面密度 9个指标。基于地质环境质量五值逻辑等级取值 :优等、良好、中等、较差和差等 ,对评价指标进行了相应地量化分级取值和标准化处理 ,在建立指标专家权重体系和线性隶属函数的基础上 ,构造了模糊数学综合评价模型。基于 Fortran程序对 190个剖分单元指标数据进行了模型运算 ,将广东沿海陆地地质环境划分为五个质量级共 17个地质环境质量单元。     

颗粒流动力学及其离散模型评述

颗粒流是由众多颗粒组成的具有内在相互作用的非经典介质流动. 自然界常见颗粒流 都是密集流, 颗粒间接触形成力链, 诸多力链相互交接构成支撑整个颗粒流重量和外载荷的 网络, 其局部构型及强度在外载荷下演化, 是颗粒流摩擦特性和接触应力的来源.本文 介绍球形颗粒间无粘连作用时的Hertz法向接触理论和Mindlin-Deresiewicz切向接触 理论. Campbell依据是否生成较为稳定的力链把颗粒流分为弹性流和惯性流两大 类, 其中弹性-准静态流和惯性-碰撞流分别对应准静态流和快速流, 作为两种极端流动情况通常处理成连续体, 分 别采用摩擦塑性模型和动理论予以描述, 但是表征接触力链的颗粒弹性参数并不出现这两个 模型和理论框架中, 如何进一步考虑颗粒弹性参数将非常困难. 目前离散动力学方法逐渐 成为复现其复杂颗粒流动现象、提取实验不可能获得的内部流动信息进而综合起来探索颗粒 流问题的一种有效工具, 其真实性强于连续介质理论的描述. 软球模型对颗粒间接触力简化 处理, 忽略了切向接触力对法向接触力及其加载历史的依赖, 带来了法向和切向刚度系数 如何标度等更艰难的物理问题, 但由于计算强度小而广泛应用于工程问题中. 硬球模型不考虑 颗粒接触变形, 因而不能描述颗粒流内在接触应变等物理机理, 仅适用于快速颗粒流, 这不 仅仅是由于两体碰撞的限制. 因此基于颗粒接触力学的离散颗粒动力学模型是崭新的模型, 适用于准静态流到快速流整个颗粒流态的模拟, 可以细致考虑接触形变及接触力的细节, 建立更为合理的颗粒流本构关系, 进而有力的促进颗粒流这一非经典 介质流动的研究.     

密集颗粒物质的多尺度结构

颗粒物质是大量离散的固体颗粒相互作用而组成的复杂体系.依据颗粒排布的稀疏程度,体系可分为颗粒气体、颗粒流体和颗粒固体,它们有不同本质的动量传递和能量耗散机制.后两者属于密集颗粒物质体系,内部形成了颗粒→力链→体系的多尺度结构,并涉及多个特征时间尺度,是典型的多尺度体系.合理分割体系结构层次、正确理解不同层次的物理过程、并确定它们之间的关联是密集颗粒物质研究的核心任务.本文依次分析了密集颗粒物质的内在物理图像、多尺度结构层次和特征时间等,并介绍了多尺度研究框架.     

半柔性网络剪切模量的计算

采用ANSYS软件计算了二维半柔性网络的剪切变形,得到了纤维绕交点可自由旋转和不可自由旋转的剪切模量G_fix和G_free,分析了纤维交点数、长度、纤维力学参数对半柔性网络剪切模量的影响,对比发现G_fix/G_free存在极小值,G_fix/G_free≈1.05. 关键词： 半柔性网络 复杂网络动力学 软凝聚态物质 多尺度