Pressure characteristics of bubble collapse near a rigid wall in compressible fluid

High speed liquid jet and shockwave can be produced when a bubble collapses near a rigid wall, which may cause severe damage to solid structures. A hybrid algorithm was adopted to simulate bubble motion and associated pressures near a wall combining Level Set-Modified Ghost Fluid-Discontinuous Galerkin (LS-MGF-DG) method and boundary element method (BEM). Numerical results were compared with experimental data to validate the presented algorithm. Jet formation was simulated by BEM and the induced pressure on the wall was calculated with auxiliary function. The pressure at the point on the wall where the jet points to reaches its peak value after the jet penetrates the bubble. Bubble collapse and rebounding were simulated by the LS-MGF-DG method. Shock-wave is induced when the bubble collapse toroidally to a minimum volume and the pressure at wall center reaches the maximum due to shockwave superposition. A third pressure peak is found associated with the bubble rebounds and bubble splitting. In the case studied, a higher pressure was found due to collapse shockwave than bubble jet and affects a larger area of the wall. In addition, the three pressure peaks due to jet impact, collapse impact as well as bubble rebounding and splitting decrease with the increase of the standoff distance.     

西北印度洋中脊玄武岩源区地幔特征

利用全球岩石地球化学数据库(Pet DB)中有关卡尔斯伯格洋脊(CR)、北中印度洋脊(NCIR)及南中印度洋脊(SCIR)玄武岩的微量元素及同位素组成数据,分析了玄武岩的元素地球化学特征及其沿脊轴的变化,旨在探讨玄武岩源区地幔的(不)均一性及岩浆作用过程的差异。初步研究结果表明:CR、NCIR及SCIR玄武岩组成相近,仅在个别脊段表现有微量稀土元素和同位素组成上的差异,玄武岩整体与N-MORB组成特征相近,与先前通常认为的典型印度洋中脊玄武岩不同。玄武质岩浆主要源自尖晶石二辉橄榄岩地幔的熔融,岩浆源区主要由两个地幔端元构成,即以亏损型地幔(DMM)为主(69%),其次为富集型地幔(EMⅡ,27%)。富集组分可能源自古老陆壳物质的混染。自CR经NCIR到SCIR整个印度洋中脊西北分支玄武岩的Sr、Nd及Pb同位素组成表现出均一性,表明岩浆源区地幔组成相近。在SCIR 19°S附近脊段岩浆源区地幔存在有不均一性,有EMⅡ型地幔端元混入的迹象。在CR 3.5°N附近脊段,玄武岩明显富集K、Ba、La及U等微量元素,但由于缺少同位素数据,源区地幔特征有待进一步研究。在上述研究成果的基础上,提出了该区大比例尺的调查填图及密集采样和精细室内分析是CR深入研究的基础,同时加强Sr、Nd、Pb及Re、Os、Be等同位素分析测试,可提供揭示CR地幔不均一性的可靠依据,而厘清印度洋型地幔对CR的影响程度则有助于深入认识地幔不均一性的成因及地幔动力学过程。     

基于20a卫星高度计数据的黑潮变异特征

黑潮作为一支典型的西边界流,其路径变化特征及其相关的物理现象对于渔业和航海有着不可忽视的影响。本文基于改进的特征线方法,利用1992~2012年的高度计绝对动力地形数据提取了整个黑潮流区逐月的黑潮主轴和边界位置,并对沿轴速度、主流宽度、表层水体输运以及路径标准差等黑潮特征量进行了分析研究。结果表明,黑潮整体的沿轴速度在夏秋季较大,最大值可达0.95 m/s,而在冬季的速度较小;黑潮主流宽度在10、11月份达到最大值;黑潮表层水体输运在夏季最大,春秋两季次之,冬季最小。沿黑潮流路分区域对黑潮特征进行分析,结果表明,越往黑潮下游,其沿轴速度、主流宽度和表层水体输运越大,同时沿轴速度和表层水体输运量最大值出现的时间也越晚,黑潮主轴位置相对于其多年平均的偏离程度越大,且随时间波动也越强烈。     

软土区旋喷式插筋微型桩工艺试验研究

软土地质条件下建筑物的沉降变形和承载力要求越来越高,对基础施工工艺提出了较高要求。在高压旋喷施工工艺的基础上,提出旋喷式插筋微型桩施工工艺,开展了微型桩工艺试验研究,结果表明该工艺大幅提高了单桩桩基承载性能,为实际工程应用提供了技术数据支持。     

水射流破碎南海含水合物沉积物数值模拟研究

为研究高压水射流切割、破碎南海天然气水合物储层的过程,采用著名的LS—DYNA显示动力分析有限元程序,对淹没状态下,水射流破碎海底含水合物沉积物过程进行数值模拟研究,研究了不同射流速度对高压水射流作用下含水合物沉积物破碎效果的影响规律。随着射流速度的增大,冲蚀深度逐渐增大,两者呈线性递增关系。含水合物沉积物冲蚀体积是轴向冲蚀与径向冲蚀共同作用的结果,射流速度越大,对含水合物沉积物的轴向与径向冲蚀作用增强,加大了含水合物沉积物冲蚀体积递增速率。     

甘肃省肃南县桦树沟铁铜矿床地质特征及成矿模式

甘肃北祁连西段桦树沟铁铜矿床是西北地区一个非常重要的铁铜矿床,对其地质特征及成矿模式的研究,将会对研究该成矿带铁铜矿床的成矿模式具有深远意义。通过大量的工作,认为桦树沟铁铜矿床为产于长城系上岩组的一套陆源碎屑岩夹碳酸沉积建造的同生海底喷流沉积矿床。铁矿体控矿构造主要是区域褶皱带,主要赋存于长城系上岩组的含铁细碎屑—粘土岩建造中,具体岩性为千枚岩。铜矿体的产出明显受后期韧性剪切带和层间滑动带共同控制,主要矿石类型有含铁碧玉岩型和蚀变千枚岩型两种。     

粗砂砾石地层中高压旋喷桩隔水帷幕施工技术

太原万达广场A2区商住楼基坑工程部分区域为粗砂砾石地层,基坑隔水帷幕中深层搅拌桩无法有效使用。提出了在粗砂砾石地层采用高压旋喷桩隔水帷幕的施工技术方案,采用双套管锚杆钻机引孔、单管高压喷射工艺进行施工,成功实施了这一工程。经检查,喷射注浆体相互咬合良好,有效桩径内水泥含量均匀无夹块现象,隔水帷幕止水效果良好。     

煤岩体孔隙结构应力特征的数值模拟研究

为了探究不同加载方式下煤岩体孔隙周围的应力分布规律,通过CT三维重建技术构建含有不同孔隙形状的煤岩体骨架模型,并利用ABAQUS软件进行单轴、三轴压缩实验模拟。结果表明,球状孔隙结构在单轴压缩条件下,上下区域表现为拉应力集中,左右区域表现为压应力集中。不同倾角的椭球状孔隙结构其长短轴区域的应力集中类型不同。单轴压缩过程中,轴向加载速度影响球状孔隙周围的Mises应力峰值和σ₁应力的变化;三轴压缩过程中,孔隙结构依然经历了压密、弹性、塑性和破坏4个阶段,较低的围压条件使得弹性阶段“应力-应变”曲线与“应力-时间”曲线高度重合。从微观角度为煤岩体力学研究提供了一种新的方法和思路。      

一次攀西地区飑线天气过程形成机制分析

利用地面气象常规观测资料、区域自动站观测资料、雷达及卫星资料和NCEP 1°×1°的逐6h再分析资料,对2018年5月13日攀西地区南部的飑线天气过程的形成机制进行分析。结果表明:飑线发生在高空槽前,高空槽逐渐东移推动冷性气流沿背风坡东移,然后与前方低层暖空气汇合抬升形成对流;露点锋触发了飑线天气过程的形成;产生飑线天气区域的大气具有上干下湿、不稳定能量高、垂直风切变强、高层风速大和形成之前存在逆温层的特点;高空急流和动量下传对飑线的发生和加强具有促进作用;地形对飑线的形成和天气现象的分布有影响。     

京津冀地区一次强沙尘天气过程的成因及特征

利用常规污染物监测资料、卫星资料和再分析资料等,对京津冀地区在2017年春季遭遇的一次强沙尘天气过程进行分析。结果表明,此次过程是由地面冷锋过境,高空槽后冷空气持续补充引起,沙源地主要位于巴丹吉林、腾格里沙漠,随后以西北路径输送至京津冀地区。前期沙源地感热通量迅速增大,与中低层冷平流叠加,导致不稳定层结增强,助于起沙;高空强风速带加强并向下延伸,中低层次级环流发展,不但使沙尘传输并下降至地面,而且使高层高动量和高位涡冷空气下传,促进低空急流形成、低层系统发展,使大风及沙尘天气维持;沙尘过境时,地面至4 km高度存在沙尘型气溶胶,PM_(2.5)和PM_(10)浓度变化趋势较一致并达到重度污染水平,且气溶胶光学厚度(Aerosol Optical Depth,AOD)与空气质量指数(Air Quality Index,AQI)具有较好的时空匹配关系,重污染时段AOD值大于1,污染减弱时AOD值降至0.6以下。