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基于动理学理论的坡面水流土壤分离能力研究

应用基础与工程科学学报 2021年第3期29卷 591-605页

作者：贾宝真钟德钰张科利清华大学水利水电工程系水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084 青海大学省部共建三江源生态与高原农牧业国家重点实验室青海西宁810016 北京师范大学地理科学学部地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875

土壤分离能力是反映土壤侵蚀强弱的重要参数,但目前研究中多采用基于实验数据建立的经验公式来计算,在反映水流作用下土壤分离过程的物理机制时存在不少困难.本文基于泥沙运动的动理学理论建立了新的土壤分离函数,将分离能力表示为单位... 详细信息

土壤分离能力是反映土壤侵蚀强弱的重要参数,但目前研究中多采用基于实验数据建立的经验公式来计算,在反映水流作用下土壤分离过程的物理机制时存在不少困难.本文基于泥沙运动的动理学理论建立了新的土壤分离函数,将分离能力表示为单位时间内在外力作用下,单位面积床面上脱离土体的物质通量.分离函数的核心为颗粒速度分布函数,反映了土壤分离过程中颗粒微观受力状态的分布规律,而颗粒脱离床面的速度在状态空间上的积分则反映了分离过程的宏观统计规律.文中采用共计12组实验数据对分离函数进行了验证,并与其他3家代表性分离函数进行了对比.结果表明,本文分离函数的计算值与实验数据较为一致,相对误差在[-0.5,0.5]之间的数据占所有数据的78%,具有良好的计算精度.由于基于泥沙运动的动理学理论得到的分离函数具有较强的理论基础,本文的研究结果也为揭示土壤分离过程的力学机制提供了新的理论方法.

关键词：坡面流分离能力动理学理论速度分布函数水动力学机制

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燃烧多相流的介尺度动理学建模研究进展

航空学报 2021年第12期42卷 46-62页

作者：许爱国单奕铭陈锋甘延标林传栋北京应用物理与计算数学研究所计算物理实验室北京100088 北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081 北京大学应用物理与技术研究中心高能量密度物理数值模拟教育部重点实验室北京100871 山东交通学院航空学院济南250357 北华航天工业学院河北省跨气水介质飞行器重点实验室廊坊065000 中山大学中法核工程与技术学院珠海519082

基于求解Navier-Stokes方程组的传统计算流体力学已经在诸多领域取得了巨大的成功,但在航空、航天、微流控等领域也遇到了新的瓶颈与挑战。其原因分为2个方面:①物理建模层面的问题;②离散格式带来的数值精度和稳定性问题。微尺度燃烧... 详细信息

基于求解Navier-Stokes方程组的传统计算流体力学已经在诸多领域取得了巨大的成功,但在航空、航天、微流控等领域也遇到了新的瓶颈与挑战。其原因分为2个方面:①物理建模层面的问题;②离散格式带来的数值精度和稳定性问题。微尺度燃烧等一系列燃烧新概念的研究表明,特征更加丰富但以前知之甚少的热力学非平衡行为蕴含着大量待开发的物理功能。物理模型合理和具备相应功能是数值仿真研究的前提;物理建模层面的问题无法通过数值精度的提高来解决。本文从物理建模与复杂物理场分析角度,介绍了非平衡燃烧系统离散玻尔兹曼建模方法(DBM)的研究进展。DBM是非平衡统计物理学粗粒化建模理论在流体力学领域的具体应用之一,是相空间描述方法在离散玻尔兹曼方程形式下的进一步发展。它选取一个视角,研究系统的一组动理学性质,因而要求描述这组性质的动理学矩在模型简化中保值;以该组动理学矩的独立分量为基,构建相空间,使用该相空间和其子空间来描述系统的非平衡行为特征;研究视角和建模精度随着研究推进而调整。借助DBM可以研究反应过程中不同自由度内能之间的不平衡和相互转换等Navier-Stokes模型无法模拟的动理学过程。在内爆和外爆过程中,几何汇聚与发散效应等效于一个"外场力",在球心处系统始终处于热力学平衡态;在冯·纽曼压强峰处,系统不是偏离平衡最远,而是在平衡态附近;在冯·纽曼峰后反应区以外,Chapmann-Jouguet理论值、Zeldovich-Neumann-Doering(ZND)理论值和DBM结果相互验证;在反应区内DBM结果与ZND结果一致;在冯·纽曼压强峰前的压缩阶段,DBM模拟结果在物理上更合理。在冲击压缩过程中,相对于其他自由度,压缩波所在自由度上的内能先增加,因而这一自由度上的内能总是朝着正向偏离其平衡态值,而横向自由度上的内能总是朝着逆向偏离其平衡态值。在二流体模型视角下,反应物和产物朝着相反的方向偏离热力学平衡态。

关键词：燃烧爆轰非平衡离散效应介尺度建模动理学理论

利用 X射线衍射分析自组织生长的量子点结构

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光子学报 2002年第7期31卷 837-840页

作者：张党卫张景文侯洵西北大学光子学与光子技术研究所西安710069 中国科学院西安光学精密机械研究所西安710068

将 In As/Ga As多层量子点处理成夹层结构 ,考虑到大的应变 ,用多层膜的 X射线衍射的动理学理论进行了理论模拟 ,得出其应变参量及各层厚度 .将量子点近似看成金字塔形 ,从而点的衍射可以看成三角形衍射 ,利用三角形的傅里叶变换 ,求得... 详细信息

将 In As/Ga As多层量子点处理成夹层结构 ,考虑到大的应变 ,用多层膜的 X射线衍射的动理学理论进行了理论模拟 ,得出其应变参量及各层厚度 .将量子点近似看成金字塔形 ,从而点的衍射可以看成三角形衍射 ,利用三角形的傅里叶变换 ,求得量子点的横向周期为1 0 .6nm,与三轴衍射结果求得量子点的横向周期 ( 1 0 .7± 0 .2 nm)一致。

关键词：自组织生长结构 X射线衍射量子点动理学理论金字塔形半导体

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泥沙运动力学研究进展和前沿

水利水电科技进展 2015年第5期35卷 52-58页

作者：钟德钰张磊王光谦清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084 清华大学水利水电工程系北京100084 中国水利水电科学研究院北京100038 青海大学西宁810016

介绍了泥沙运动力学的起源和发展历程,对泥沙运动力学中的不同理论方法进行归纳与评述。在此基础上,着重阐述了泥沙运动的动理学理论体系,包括基本理论方程以及其在颗粒与床面间的相互作用、床面泥沙的冲刷率、推移质输沙率以及悬移质... 详细信息

介绍了泥沙运动力学的起源和发展历程,对泥沙运动力学中的不同理论方法进行归纳与评述。在此基础上,着重阐述了泥沙运动的动理学理论体系,包括基本理论方程以及其在颗粒与床面间的相互作用、床面泥沙的冲刷率、推移质输沙率以及悬移质输沙的运动特性等方面的应用。研究结果表明动理学理论能够准确描述泥沙颗粒的基本动力学特性。运用文献计量法了解泥沙研究的未来发展趋势,近年来以"bedload or suspended load"为关键词的文章数量持续增长,说明目前泥沙研究仍然保持着强劲的生命力;通过对期刊和学科分类的统计分析发现,泥沙运动与地貌等交叉学科的研究呈现出蓬勃发展的趋势。

关键词：泥沙运动动理学理论动力学特性二相流研究进展

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明渠湍流床面附近跃移层内颗粒浓度垂线分布

水动力学研究与进展（A辑） 2001年第4期16卷 487-492页

作者：钟德钰王光谦王士强清华大学水利系北京100084

本文以动理学理论的 Boltzmann方程为基础 ,考虑明渠湍流床面附近猝发喷射和清扫运动对跃移层内运动颗粒的不同作用 ,分析了明渠中泥沙颗粒浓度垂线分布问题 ,得到了适用于包括跃移层、悬移层在内的统一浓度垂线分布公式。文中着重研究... 详细信息

本文以动理学理论的 Boltzmann方程为基础 ,考虑明渠湍流床面附近猝发喷射和清扫运动对跃移层内运动颗粒的不同作用 ,分析了明渠中泥沙颗粒浓度垂线分布问题 ,得到了适用于包括跃移层、悬移层在内的统一浓度垂线分布公式。文中着重研究了跃移层内运动颗粒的浓度垂线分布 ,并将本文结果与实测跃移层内浓度垂线分布及实测跃移层顶部浓度进行了对比。

关键词：浓度分布湍流猝发跃移层明渠湍流床面动理学理论 Boltzmann方程挟沙水流运动颗粒

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相对论粒子四维流矢量

复旦学报（自然科学版） 2000年第5期39卷 572-576页

作者：陆全康复旦大学李政道物理学综合实验室上海200433

相对论动理学理论的一个重要特征为分布函数的规格化条件是通过粒子四维流矢量确定的 .为了建立相对论经典统计力学 ,分布函数的规格化条件必须明确定义 .通过规格化条件讨论 ,分析了统计分布函数与四维粒子流矢量间的关系 .

关键词：动理学理论统计力学四维流矢量粒子相对论