壮丽的火星沙丘

<正>这张照片并非什么艺术作品,也不是美国科幻大片《星球大战》中的塔图音(Tatooin)行星,而是火星沙丘的照片,是由美国宇航局的火星勘测轨道飞行器     

进入轨道偏差对火星科学实验室气动力特性的影响

针对火星科学实验室(MSL)高超声速进入过程,利用三维并行程序求解流体力学Navier-Stokes方程,耦合真实气体模型,分析火星大气中真实气体效应对进入器气动力特性的影响量在进入轨道发生偏差时的变化规律.结果表明:对海盗号的计算结果与飞行数据符合很好,验证了火星大气真实气体模型和计算方法;真实气体效应影响下,激波层厚度大为减小,温度下降明显,进入器阻力系数明显增加,升力系数变化不大,俯仰力矩系数增加,基准状态下配平攻角较完全气体减小约2.2°;高度不变,Ma数增加导致阻力系数和俯仰力矩系数增大,配平攻角和完全气体的差值由1.6°增加到2.6°,表明Ma数变大时真实气体效应引起的气动力变化增强;Ma数不变,高度增加略微减弱波后化学反应,对进入器气动力特性基本没有影响.     

迈向火星的第一步——中国科学院物理研究所“火星，我们来了”主题讨论侧记

千年以来,人类在仰望火星。古代的人们时常在夜空中望见一颗红色的行星,亮度常变而轨迹复杂。“荧荧火光,离离乱惑”,被称为“荧惑”的火星在某些天象中或许是某种灾祸的化身。现代科学告诉我们,火星是地球的近邻,位于地球的外侧,无论是自转周期还是季节性气候变化,火星与地球都有着很大的相似之处。火星不仅引发了人们科学观测和科学研究的巨大兴趣,也成为许多科幻小说、电影中未来人类的“移居之地”。     

火星的现在,地球的未来

 在“勇气”号登陆火星时,美国一位科学家指出,火星的现在预兆地球的未来。下面将根据天体运动规律和一些天文资料对此作简单的说明。一、行星运行轨道的理论分析太阳系内行星绕太阳做椭圆运动,为简单起见我们将其视为匀速圆周运动。设太阳的质量为M,行星的质量为m,太阳与行星之间的距离为r,万有引力常量为G,万有引力为F。根据牛顿的万有引力公式,得F=GMm/r²。(1)设行星绕太阳做匀速圆周运动的周期为T,其向心加速度可表示为a=v²/r=ω2r=(2π/T)2r。根据牛顿第二定律,得F=ma=m(2π/T)2r,(2)由(1)、(2)得T=2πr3/(GM)。     

火星上的水——哪里有水,哪里就可能有生命

 对地球上的生命,液态水是起决定性作用的生态学必要条件。当然,生命需要能量和营养,但水以液态形式而存在是限定性和决定性的要素。一旦水冻结成冰这样的固态而不是液态,绿地就不再生机勃勃。因此,只要我们考虑在其他行星上存在生命的可能性时,我们首先就要寻找在过去或现在存在液态水的证据。火星是我们地球轨道外侧的近邻,火星的直径为6790千米,约为地球直径的一半,质量约为地球的1/10。火星自转一周约为24小时37分,比我们地球自转周期长。火星绕太阳运动的周期约为687个地球日,差不多是地球上的两年。火星上也有四季变化,每个季节比地球上的季节长一倍。     

火星进入器小攻角飞行的静不稳定性

针对火星探路者号进入段飞行过程,求解三维流体力学Navier-Stokes方程,采用高温真实气体模型和等效比热比完全气体模型,对气动力特性进行预测和分析,对发现的小攻角静不稳定现象开展机理分析.比较海盗号数值计算结果、文献数据和飞行试验数据,结果符合很好,验证了物理化学模型及数值方法;探路者号的升阻特性和配平特性预测数据表明,真实气体模型和LAURA数据符合很好,等效比热比模型可以较准确地计算升力和阻力系数;2°攻角飞行时,进入器沿轨道出现静不稳定,完全气体模型无法模拟,分析认为迎风区声速线在肩部的移动和背风区亚声速区的分布变化以及亚声速区泡的出现,导致激波层压力下降和肩部膨胀区的压力下降向上游的传递过程发生变化,造成表面压力分布改变,最终诱发静不稳定.     

重力场下生物膜表面的金纳米棒吸附

纳米颗粒在生物膜表面的吸附对其生物医学应用至关重要.在本研究中,采用正置与倒置石英电子微天平及耗散系数测量实验,表征了不同溶液高度的支撑膜表面金纳米棒的吸附动力学.发现金棒在重力场下产生溶液浓度不均性.长宽比增大能够提高金棒的流体力学尺寸,延缓金棒的不均再分布过程,从而维持不同溶液高度生物膜表面吸附量的一致.同时,由于浓度不均程度差异,短棒、中棒、长棒在不同溶液高度的吸附量排序关系也是变化的.在溶液底层短棒的吸附量最大,在溶液顶层中棒的吸附量最大.研究深化考察了调控纳米颗粒在生物膜表面吸附的物理因素,为纳米材料的医学应用提供了参考.     

宇宙射线与云的形成

丹麦与英国的物理学家们通过将粒子束注入云室中,演示了宇宙射线如何促进地球大气中水滴的形成．这是一个最好的实验证据,表明太阳通过改变达到地球表面的宇宙射线强度来对地球气候产生影响．     

微重力条件下溶液系统中晶体生长的模拟计算

我们曾对在微重力条件下溶液系统中的晶体生长作了较系统的模拟计算,本文对此作了总结。详细介绍了计算方法,并对获得的有关空间晶体生长的一些有意义的结论作了概括和讨论     

微重力条件下溶液系统中晶体生长的模拟计算

我们曾对在微重力条件下溶液系统中的晶体生长作了较系统的模拟计算,本文对此作了总结。详细介绍了计算方法,并对获得的有关空间晶体生长的一些有意义的结论作了概括和讨论     

溶液中球形晶体溶解的分析

从物质溶液浓度变化角度考虑了球形晶体在溶液中溶解随表面张力的变化,利用渐近方法求出了在溶液中球形晶体溶解的浓度和界面的近似解析解,能够计算出溶解过程中球形晶体溶解的浓度、界面演化形态.研究了表面张力对于溶液中溶质浓度分布、球晶界面形态和溶解速度的影响.结果表明,表面张力促进了球形晶体在溶液中的溶解.随着表面张力参数增大,溶液中在界面前沿的溶质浓度升高,球形晶体的溶解速度增大;随着时间的增加,溶解速度逐渐变大,球形晶体半径逐渐变小,直至溶解结束.     

基于壁面反射增强模型的熔石英刻蚀形貌形成机理研究

大气等离子体刻蚀是一种非接触式、材料去除可控的加工方法,在光学元件的高精度加工中具有广泛的应用前景。但是大气等离子体刻蚀后元件存在表面形貌恶化的问题,严重影响元件的性能和使用寿命。进行氢氟酸刻蚀实验,证明了元件表面形貌的恶化是由氟碳化合物和表面凹坑微结构两个原因引起的。为了解释表面凹坑微结构的形成,提出基于micro-mask壁面反射增强理论的凹坑形成模型,并开展了样品表面旋涂金纳米颗粒充当micro-mask的刻蚀实验。实验结果验证了micro-mask壁面反射增强模型的正确性,为解决大气等离子体刻蚀后元件表面形貌恶化问题提供了新的思路和方法。     

氢气在多层球壳中扩散过程的模拟计算

 从Fick第二定律出发,推导了氢气在多层球壳中,扩散过程的浓度分布表达式,即氢气浓度与扩散时间和扩散距离的关系。每层中,在一定的扩散时间内,一定量的氢气的扩散浓度与扩散深度之间近似为抛物线关系,说明渗透物沿着聚合物链段膨胀的方向进行扩散。在同一位置,一定量氢气的浓度,随着时间的延长而增加,说明渗透物使聚合物链段发生膨胀,自由体积增大,扩散路径增多,扩散系数随着浓度的增加而增大。     

氢气在多层球壳中扩散过程的模拟计算

从Fick第二定律出发,推导了氢气在多层球壳中,扩散过程的浓度分布表达式,即氢气浓度与扩散时间和扩散距离的关系。每层中,在一定的扩散时间内,一定量的氢气的扩散浓度与扩散深度之间近似为抛物线关系,说明渗透物沿着聚合物链段膨胀的方向进行扩散。在同一位置,一定量氢气的浓度,随着时间的延长而增加,说明渗透物使聚合物链段发生膨胀,自由体积增大,扩散路径增多,扩散系数随着浓度的增加而增大。     

对2012年全国高考理综21题的讨论

2012年全国高考理综全国卷有两道题背景相同,一道是新课标卷21题,试题如下.【题目1】假设地球是一半径为R,质量分布均匀的球体.一矿井深度为d.已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零.矿井底部和地面处的重力加速度大小之比为     

中相微乳液的形成和特性

在双－２－乙基已基琥珀酸磺酸钠－醇－正辛烷－盐水体系中，它们能形成多相微乳液，本文系统研究了表面活性剂的浓度（１．０－７．０％），醇的种类（乙醇，正丙醇，正丁醇，正戊醇）和其浓度（１．０－７．０％）以及油的种类等因素，对其中相微乳液的形成和特性的影响，这些特性（最佳含盐量Ｓ，盐宽△Ｓ，界面张力等）对于实际应用是非常重要的，最后还与十二烷基磺酸的钠体系进行了对比，并对其中得到的规律在理论上进行探讨。     

大气中水汽柱浓度的直射太阳光红外吸收光谱遥测研究EI北大核心CSCD

研制了一种地基傅里叶变换红外光谱遥测系统,自动记录了晴天的太阳近红外吸收光谱,从该光谱中实时获得了整层大气透射率,进而采用最优化方法从该透射率中反演出了测量站点地区大气中2011年10月17日到2013年3月6日期间的整层水汽柱浓度含量。由该地基遥感技术获得的高时间分辨率整层水汽柱浓度与太阳辐射计的测量结果相比较,两者具有较好的一致性,相关系数达92%。测量站点地区的水汽柱浓度日变化很大并且没有明显周期性,日变化的复杂特征与多种因素有关。由于大气环流、季节温度变化等因素影响,测量站点地区水汽柱浓度呈现出明显季节周期特征,夏季明显高于冬季。这些结果对于水汽探测和分析方法的研究应用具有重要意义。     

表面活性剂在水溶液中聚集状态的1H NMR研究

表面活性剂在水溶液中的自扩散系数,¹H化学位移和自旋晶格弛豫的NMR测量表明,上述参数随表面活性剂浓度而变化,并在某一浓度开始有转折点.这一转折点恰好对应着各自的临界胶团浓度.表面活性剂分子的不同基团的质子化学位移随其浓度变化幅度的不同提供胶团形成的分子水平描述.     

非晶氧化钛薄膜形成过程中钛离子能量对表面结构影响的机理

研究了非晶氧化钛薄膜沉积过程中入射钛离子能量对表面结构形成机理以及薄膜特性的影响.模拟结果表明,通过提高入射钛离子能量,可以有效降低成膜表面粗糙度,从而减小薄膜表面的光学散射损耗.研究发现,当入射离子能量提高后,薄膜生长模式从"岛"状生长过渡到了"层"状生长,且离子入射点附近的平均扩散系数也有显著增加,这有利于形成更加平整的高质量薄膜表面.     

超精抛光中边缘效应对材料去除量的影响

 传统环抛加工一般将工件整个包围在抛光盘内,加工之后虽然可以获得较好的工件表面,但是需耗费较多的时间,生产效率较低。针对这种情况,借助PPS快速抛光机床,依据Preston公式,对露出抛光盘的工件部分,即对所谓的边缘效应进行研究,用新的表面模型表示非线性压强分布,合理地避开了线性模型造成的压强负值问题。并且对工件材料去除量进行仿真计算,建立了新的去除模型,得出了偏心距、工件半径和抛光盘转速比值对材料去除量的影响。根据此模型,选择适当的偏心距和转速比对工件进行加工,可获得较好面型。