离散颗粒层被横向推移过程中的力学行为研究

研究发现,颗粒物质层被匀速推移挤压过程中,所需推移力先以线性规律增加,在某一确定点后,则会以指数规律增加.而颗粒物质是由众多离散颗粒组成的软凝聚态物质,其宏观上反映的是离散颗粒的个体性质和凝聚态物质的集体效应.颗粒与颗粒之间以及颗粒与边界之间的细观尺度接触力链的构成以及演变规律将会直接影响各种宏观受力情况,其摩擦力与挤压力便是力链的主要构成形式.围绕着定量描述细观力链特征,从而揭示力的变化规律这一目标,采用计算机模拟的方法,依照球形颗粒Hertz法向接触理论和Mindlin-Deresiewicz切向接触理论,对重力作用下不同数目的三维等径球体颗粒层的推移情况进行了离散元仿真模拟,量化分析了推移力变化规律、各摩擦力变化规律以及力链分布规律,发现摩擦力与挤压力在颗粒堆积的不同阶段对力链的构成起到了不同的主次作用,使得力链发生强弱演变,从而发现了推移颗粒物质层时推移力的变化规律及原因.这些结果有利于从力链角度揭示颗粒内部和颗粒与各边界之间的受力情况.     

《发光学报》——EI核心期刊(物理学类;无线电电子学、电信技术类)

正《发光学报》是中国物理学会发光分会与中国科学院长春光学精密机械与物理研究所共同主办的中国物理学会发光分会的学术会刊。该刊是以发光学、凝聚态物质中的激发过程为专业方向的综合性学术刊物。《发光学报》于1980年创刊,曾于1992年,1996年,2000年和2004年连续四次被《中文核心期刊要目总览》评为物理学类核心期刊,并于2000年同时被评为无线电电子学、电信技术类核心期刊。     

Effect of trabecular bone material properties on ultrasonic backscattering signals

In this study, ultrasonic backscattering signals in cancellous bones were obtained by finite difference time domain （FDTD） simulations, and the effect of trabecular material properties on these signals was analyzed. The backscatter coefficient （BSC） and integrated backscatter coefficient （IBC） were numerically investigated for varying trabecular bone material properties, including density, Lame coefficients, viscosities, and resistance coefficients. The results show that the BSC is a complex function of trabecular bone density, and the IBC increases as density increases. The BSC and IBC increase with the first and second Lame coefficients. While not very sensitive to the second viscosity of the trabeculae, the BSC and IBC decrease as the first viscosity and resistance coefficients increase. The results demonstrate that, in addition to bone mineral density （BMD） and microarchitecture, trabecular material properties significantly influence ultrasonic backseattering signals in cancellous bones. This research furthers the understanding of ultrasonic backscattering in cancellous bones and the characterization of cancellous bone status.     

A corresponding-state approach to quark-cluster matter

The state of super-dense matter is essential for us to understand the nature of pulsars; however, non- perturbative quantum chromodynamics makes it very difficult to make direct calculations of the state of cold matter at realistic baryon number densities inside compact stars. Nevertheless, from an observational point of view, it is conjectured that pulsars could be made up of quark clusters since the strong coupling between quarks might render the quarks to be grouped in clusters. In this paper, we attempt to find an equation of state of condensed quark-cluster matter in a phenomenological way. Supposing that the quark-clusters could be analogized to inert gases, we apply here the corresponding-state approach to derive the equation of state of quark-cluster matter, as was similarly demonstrated for nuclear and neutron-star matter in the 1970s. According to the calculations that we have presented, the quark-cluster stars, which are composed of quark-cluster matter, could have a high maximum mass that is consistent with observations and, in turn, further observations of pulsar mass could also place a constraint on the properties of quark-cluster matter. We will also briefly discuss the melting heat during the solid-liquid phase conversion and its related astrophysical consequences.     

非定常瞬态流动过程中的Lagrangian拟序结构与物质输运作用

从Lagrangian角度数值分析了圆柱瞬时起动过程中的非定常瞬态流动现象,如分离泡产生、破裂和涡脱落等及其产生的非定常效应,揭示了所列现象诱导的物质输运和迁移效应,首先采用双时间步长的特征线算子分裂算法数值模拟了圆柱起动过程中的瞬时流场,然后采用数值方法从流场中提取出Lagrangian拟序结构(LCSs),并根据非线性动力学理论研究了流动分离和旋涡演化过程中的物质输运作用,结果表明,圆柱瞬时起动后所产生的非定常阻力与相应瞬态现象中的物质输运有密切的关系:对称分离泡产生及其在流向方向的生长,能够使分离泡内压力升高且分布均匀,从而减小阻力;对称分离泡的失稳增强了分离泡与主流之间的物质输运作用,最终导致涡的脱落,并有利于推迟流动分离和减小分离区域,非定常流动中LCSs所描述的物质输运和迁移作用对流动控制的机理研究具有一定指导意义。     

可获得高分辨率谱线信息的新型太阳极紫外成像仪

极紫外光谱观测和诊断是研究太阳大气基本物理过程的最重要手段之一。但因为波长短,很多可见光仪器的设计方案不再适用,且极紫外观测只能在太空中开展。国际上现有卫星上的太阳极紫外成像仪和光谱仪都有各自的不足,比如极紫外成像仪不能获得高光谱分辨率的谱线信息;狭缝式光谱仪通过扫描可得到活动区域的信息,但扫描时间过长,对于研究剧烈变化的太阳活动有很大的局限性。这些不足制约了对日冕物质抛射(CME)和耀斑等太阳活动的高精度观测及对其机理的研究：无法看到CME在内日冕的加速过程,而且无法将可见光看到的CME现象同极紫外看到的日面源区直接联系;缺少观测目标的视向速度信息,难以识别CME的触发过程。采用多级衍射成像方式的一种新型太阳极紫外成像仪,除实现传统极紫外成像仪功能外,还可以在太阳活动变化过程中同步获得全日面各区域的光谱信息。新型成像仪可以得到高光谱分辨率数据,用于反演低日冕的等离子体视向速度,获得全日面的速度分布,与同时得到的高空间分辨率图像相结合,可以识别太阳活动现象对应的物质运动, 为空间科学研究提供数据;因为没有狭缝和运动部件,可以实现对大视场的太阳活动区域的高时间分辨率成像,有利于捕捉日面活动的快速变化。新型成像仪采用无狭缝光谱分光成像的设计理念,即同一时间把一定光谱带宽的信息记录到一个二维的图像上,此过程可以看成是从某一个角度将空间和光谱数据立方体投影到一个面上,然后再利用反演得到空间分辨图像和光谱信息。多级光谱成像的光学设计与传统光谱仪最大的不同是其不存在逐行扫描的狭缝,这使得其能够同时获得大视场内太阳的空间信息和光谱信息。因为极紫外波段的特殊性,以及本仪器面向卫星遥感应用,不可能像可见光波段或者医用CT机一样实现很多衍射级的同时成像。因此,新型极紫外成像仪光学系统由反射镜、色散光栅和五个探测器组成,入射的太阳极紫外辐射经过光栅色散后分别由五个级次的探测器接收,其中四个探测器分部接收±1和±2衍射级图像,另外一个接收0级图像。空间信息可以直接从0级图像得到,而光谱信息则需要根据五个级次成像的反演结果得出。介绍了光学系统的设计以及反演算法,并分析了反演算法的误差。光路基于变间距光栅设计,可实现空间分辨率1.8 arcsec·pixel-1, 光谱分辨率7.8×10-3 nm·pixel-1,同时减小了体积和重量,适合空间应用。     

不同燃料循环方案的可持续性与经济性分析

基于核燃料循环政策技术的成熟度,选取了一次通过循环方案(OTC)、单次复用循环方案(TTC)、快堆闭式循环方案(FRC)及混合堆闭式循环方案(HRC)四种典型的核燃料循环方案进行分析。采用平衡物质流模型对不同燃料循环方案的可持续性进行研究,基于平准化电力成本计算方法对不同方案的燃料成本和乏燃料处置成本进行分析。研究结果表明：闭式燃料循环可极大减少核废料产生; 燃料可自持的FRC方案及HRC方案可使用贫铀做燃料而不消耗天然铀; 仅考虑燃料成本和乏燃料处置成本时,HRC方案的经济性最高而TTC方案的经济性最差。     

指纹紫外光谱特性研究及变化规律分析

指纹的唯一性和终身不变性使得指纹可以验证一个人的身份信息,在生物识别领域具有广泛的应用。汗潜指纹对紫外线有着特殊的反射、散射以及荧光特性,所以可以利用紫外波段对汗潜指纹进行提取,并且不污染现场和目标样本。目前对紫外波段的指纹提取已经有着广泛的研究,但对指纹随时间变化的研究较少,一般都是通过化学方法测量汗潜指纹成份含量的变化。研究发现,指纹各个组成成份的紫外光谱特性不同,且这些成份随时间的挥发程度也不一致,利用多通道紫外成像系统对汗潜指纹进行凝视成像,发现各通道成像DN值随时间推移的变化程度并不一样,可通过研究各通道DN值的变化对指纹进行时间分析。首先,利用紫外光谱仪和氙灯,对汗液、酒精、食用油等几种手指容易接触的物质的反射光谱进行研究,得到了这些物质的反射光谱特性。然后,针对这几种类型的指纹,研制了一套多通道紫外成像设备,分别在240~280 nm（通道1）、280~315 nm（通道2）以及315~340 nm（通道3）三个紫外通道对其进行凝视成像,得到清晰的指纹图像,将指纹图像嵴线上码值最高的10个点的平均值进行比较,得到不同通道DN值与时间变化的关系。实验结果发现,汗潜指纹在紫外波段具有良好的成像特性,其成像DN值随时间的推移逐渐降低,其中240~280 nm的通道1中三个指纹在第七天的成像DN值分别降为第一天的0.62, 0.60和0.59;320~340 nm的通道2中三个指纹在第七天的成像DN值分别降为第一天的0.57, 0.61和0.60;340~420 nm的通道3中三个指纹在第七天的成像DN值分别降为第一天的0.56, 0.63和0.58。实验结果表明,不同类型的指纹在紫外波段的光谱特性并不一致,成像DN并不相同,且随时间的变化规律也不一样,但指纹成份的挥发具有一定的规律,成像DN值从第一天到第七天降低至60%左右,可以一定程度上反映指纹的挥发性质。结合紫外多通道成像系统,可以很好的研究指纹的变化规律,为刑侦探测中指纹研究提供了一个重要的手段。     

声音

城市应该看作一个生态系统，应具备“再生”功能。城市不仅是建筑物构成的“物质空间”，同时是社会空间、精神空间，是文化的载体及空间表现。未来城市是以人为中心的，城市空间将形成具有复合土地利用的“紧凑空间”。 ——北京大学城市与区域规划系教授 吕斌