微乳状液自乳化动力学——球状液珠的不稳定性与分形流展

运用动力系统稳定性的理论和方法讨论了乳状液中球状液珠的不稳定性问题,结果表明:表面张力与负的表面张力梯度分别起稳定和不稳定作用,阐明了自动乳化所必须满足的热力学非平衡条件和动力学反馈机制。本文还建立了液珠失稳后在不断流动展开过程中形态改变的具有拉普拉斯分形结构的动力学模型,从而解释了自动乳化过程中液珠流展出的具有蕨叶状“花样”的分形流展机理。     

土壤大孔隙流研究中分形几何的应用进展

土壤中普遍存在的大孔隙使水及溶质快速穿过土壤，污染地下水，确定土壤大孔隙流性质需要大量的野外和室内实验。本文在对分形几何概念进行简要阐述的基础上，介绍了分形几何在土壤大孔隙流研究中所取得的成果，结果表明应用分形几何确定土壤大孔隙流性质是一种省时、省力和具有广泛代表性的方法，最后对分形几何在土壤在大孔隙流研究中应用前景作了展望。     

扇形沉积体生长过程的动力学机制及分形模拟

扇形沉积体是我国内陆及近海中、新生代含油气盆地的重要油气聚集体, 如何定量地表征沉积体的分布状况及内部结构参数的空间变化规律, 对指导油气勘探具有重要意义.扇形沉积体的生长过程是一个复杂的非线性动力学过程, 通过对其生长的沉积动力学、混沌动力学和分形动力学机制的分析, 认识到扇形沉积体的生长具有分形特征, 决口过程是造成其外部形态复杂多变的重要原因; 分形几何学理论在沉积体定量建模和模拟方面具有较好的应用前景.采用分形-地质统计学相结合的方法, 对扇形沉积体的外部形态和内部结构特征实施了计算机模拟, 并对模拟结果进行了讨论.      

地学分形研究中值得注意的几个问题

以扇形沉积体的分形研究为例,针对分形理论在地学应用领域中存在的一系列值得注意和深入探讨的问题,如分形的层次、尺度及线性无标度区、分维数测定方法的选择、分形动力学与分形重构、构造分形Ｄｓ与结构分形Ｄｔ的关系、分形模拟和预测等、进行了分析和讨论,并强调指出,在地学领域中基于非线性动力学理论和非线性数学方法基础之上的扮形动力学模拟具有重要的理论和实际意义。     

南极松散沉积物粒度分形研究

利用分形理论, 研究了南极纳尔逊冰盖前缘发育的沉积物、风成沉积物及湖泊沉积物的粒度分布分形结构特征. 结果表明: 不同沉积环境下的沉积物粒度分形结构具有明显的差异, 冰盖前缘沉积物具有显著的分形结构特征, 而湖泊沉积物和风成沉积物不具有分形结构特征, 这为识别南极地区松散沉积物沉积环境提供了一种新的判别依据. 对纳尔逊冰盖前缘沉积物粒度分维特征的研究结果表明, 其粒度分布主要与冰川搬运的动力学过程有关, 分维值的大小与当时形成沉积物的动力学过程、沉积环境、冰盖进退及古气候环境的演化密切相关.     

土壤渗透中的渗透分形分布

土壤中的渗流与运移随机分析通常假定土壤渗透率是一平稳均质的随机过程。尽管这样，一些野外数据表明：渗透率分布具有较大范围相关性的分形特征。本文中分析的就是这样一组数据。同时也研究了渗透系数分布的分形特征与非饱和流的统计参数的关系。假定土壤中渗流在稳定状态条件下，利用蒙特卡罗（ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ）模拟生成渗透系数分形分布。模拟的结果同非饱和渗流的谱分析法得到的理论结果进行了比较。     

高寒湖沼区水系沉积物中元素迁移富集的分形伸展机制

水系沉积物中成矿元素迁移富集的动力学机制是复杂性科学的研究课题。利用分形理论研究空间结构复杂性特征,适宜于元素分散过程的动力学研究。从元素迁移过程的分形特征揭示出元素分散过程的分形伸展机制。并在进一步研究了元素粒级层分维特征后,得出了成矿元素物理空间结构的复杂性特征和相互联系。研究成矿元素相态层分维和其间非线性关联,揭示出成矿元素分散过程分形伸展的涌现原因。     

构造-流体-成矿作用的分形与混沌动力学

系统分析总结了构造活动与裂隙-脉体系统的分形生长,构造活动、流体作用及矿物沉淀之间的非线性反馈作用以及具分形结构与混沌特征的矿物沉淀和矿床的形成过程。以湘西金矿、水口山铅锌金多金属矿田等典型矿床为例,研究发现,水口山铅锌金多金属矿田地层及岩体内的元素含量分布均呈单分形关系,而断裂带内动性较强的Cu、Pb、Zn等成矿元素的元素具有双分形关系,产生了新的元素分布规律,指示断裂活动促进了成矿元素富集,湘西金矿石英脉是通过分形生长向着脉体长度-厚度分维值a值先减小(对应着脉体的膨胀)然后增大(对应着脉体的伸长)的趋势发展演化的,且该矿床各中段金品位空间变化序列均为非线性演化序列,其成矿流体的演化及成矿元素的沉淀富集成矿过程为混沌动力学过程。这些结果表明,构造-流体-成矿作用具有分形结构特征,并具体表现为断裂体系的分形分布,矿床的分形分布,裂隙-脉体系的分形分布和品位分布的分形变化等。成矿元素活化、迁移及沉淀的复杂动力学过程中,构造活动控制了裂隙-脉体系统的分形生长与矿床的就位,且存在于构造活动、流体作用及矿物沉淀之间的非线性反馈作用最终导致了具分形结构与混沌特征的矿物沉淀和矿床的形成。     

江西德兴斑岩铜矿田成矿作用的流体动力学分形弥散机制

江西德兴铜矿是一个细脉浸染斑岩铜矿田，应用分形弥散理论研究的结果发现该矿田表现出浸染矿化，热液蚀变和裂隙系统三个方面的自相似性，其地质多孔介质具有多重尺度的分形非均质性，其中所发生的成矿作用具有一种差异平流所导致的流体动力学分形弥散机制，而共实质则是一种平流－分形随机游动，这可能是斑岩型铜，钼，铅－锌矿床及花岗岩型钨，锡，铍和稀土等矿床中相同的成矿作用动力学机制。     

地震学中非线性预测方法的初步研究

介绍了近年来地震预测学中非线性理论和非线性方法的研究趋势和最新研究进展。在非线性数学模型的研究中，较为成功地将非线性门限模型，指数模型、具有长程关联自回归模型等应用于地震的中期预测上，在分形研究上，明确地取代了以往的一些经验结果，使对地震的活动的经验统计关系上升到分形的理论，在研究地震的动力学机制中，以多滑块－弹簧模型为代表，模拟地壳上地震断层运动机制和事实，建立了粘滑摩擦情况下的参数动力学方程。     

矿井开采中的非线性动力学特性

采用现代非线性科学中的分叉、混沌、分形和自组织理论,对矿井开采过程中的典型动力学现象进行了研究,分析了这些现象的非线性机制,指出了矿井开采系统中的非线性动力学行为,对矿井灾害的防治和指导矿井采掘活动具有积极意义。     

储层砂岩孔隙分形性质的研究

根据统计特征体测量分形维数的测试原理，用砂岩断面的扫描电镜图片半自动分析方法，对砂岩孔隙的分形维数和分形孔隙度进行了测试，得到了储层砂岩隙的分形性质与砂岩的成分结构及作岩作用的关系，文章还对分形范围，分形维数，分形孔隙度及分形孔隙度与总孔隙度之比值作了评述。     

地幔柱假说及地质意义

文章介绍了地幔柱理论研究的一系列进展，诸如地幔柱特征、动力学模式及其地质意义。在重力分异过程中，随着地球质量不断向地心集中，地球自转动能也不断向地核集中，从而产生圈层分化和差异旋转。地核相对地壳、地幔高速旋转，具有巨大动能，旋转阻力不断将其转化为热能，在核幔边界聚积起来，为液核对流和热幔柱提供足够的能量。核幔边界是产生热幔柱的位置。阐明了地幔柱构造与板块构造的关系。地幔柱理论涉及地幔深部物质垂直运动的机制，对了解地球深部动力学机制有重大意义。     

古生物功能形态分形几何——以菊石缝合线为例

古生物功能形态与进化图谱具有分形特征，以菊石为例，应用分形几何学的观点对菊石缝合线的形态进行了定量描述，菊石缝合线具有分形结构，可以计算出分形维数，菊石缝合线在进化过程中其复杂性加剧，分形维数也相应加大，反映古生物为了对外部环境主动适应、扩大生存空间而改变自身功能的形态，揭示出生物系统表观的无序性和内在的规律性，以及古生物体内部各层次之间相互关系，古生物形态结构的分形给维数可作为定量研究古生物分类     

高扬程虹吸保障条件分析与合理管径选择数值模拟

富水性斜坡易产生滑坡进而形成泥石流,斜坡排水是防止地质灾害的重要手段。虹吸排水具有实时性和免动力等优势,但因斜坡排水涉及高扬程,在虹吸管内的低压环境中流动液体会发生强烈的空化现象,从而产生气液两相流。在间歇性虹吸排水过程中,如果不及时将析离的气泡带走,气泡会积聚在虹吸管顶点附近,最终破坏虹吸过程。通过对管内两相流型分析,发现只有形成完整的弹状流,才能将气泡带走,保证虹吸的长期有效。采用流体数值计算软件FLUENT的VOF模型,分别对管径为4、5、6、8 mm的虹吸管内气液两相流型进行模拟。结果表明：管径小于5 mm的条件下,表面张力起主要作用,形成完整弹状流;管径大于6 mm的条件下,形成附壁弹状流。该结论通过物理模型试验也得到证明。     

地质作用的自组织临界过程动力学——地质系统在混沌边缘分形生长(下)

笔者对复杂性科学中的自组织临界性、瞬态混沌、混沌边缘和弱混沌四大理论和研究领域就其发展现状和最近动态作系统和深入的剖析后得出结论 ,认为以上四者是对自然界中开放、远离平衡、相互作用的巨大耗散动力学系统的时空演化这个统一事物的本质的面面观。笔者进一步将四者的相互关系归纳成一个重要的命题 :自然界中开放、远离平衡、相互作用的巨大耗散动力学系统的时空演化服从“自组织临界过程动力学” ,并且系统“在混沌边缘分形生长”。地质系统是自然界中的一种既十分重要 ,又异常复杂的开放、远离平衡、相互作用的巨大耗散动力学系统。它具有自组织临界性的内禀基本属性。它的时空行为服从地质作用的自组织临界过程动力学。地质系统位于有序和混沌之间的过渡时空域 ,即混沌边缘 ,其中系统呈规则与混沌运动并存和混合的弱混沌动力学状态 ,并且地质系统在混沌边缘分形生长。将上述命题演绎和整合成一种广泛适用于地质系统的地球科学的复杂性理论 ,名之为 :“地质作用的自组织临界过程动力学———地质系统在混沌边缘分形生长” ,并将其内容归纳成 6部分 :(1)自组织临界性、瞬态混沌、混沌边缘和弱混沌 ,(2 )多组分的耦合与相互作用及其相干与协同 ,(3)演化过程的分形动力学 ,(4 )作用的时空结构 ,(     

地质作用的自组织临界过程动力学——地质系统在混沌边缘分形生长

笔者对复杂性科学中的自组织临界性、瞬态混沌、混沌边缘和弱混沌四大理论和研究领域就其发展现状和最近动态作系统和深入的剖析后得出结论 ,认为以上四者是对自然界中开放、远离平衡、相互作用的巨大耗散动力学系统的时空演化这个统一事物的本质的面面观。笔者进一步将四者的相互关系归纳成一个重要的命题 :自然界中开放、远离平衡、相互作用的巨大耗散动力学系统的时空演化服从“自组织临界过程动力学” ,并且系统“在混沌边缘分形生长”。地质系统是自然界中的一种既十分重要 ,又异常复杂的开放、远离平衡、相互作用的巨大耗散动力学系统。它具有自组织临界性的内禀基本属性。它的时空行为服从地质作用的自组织临界过程动力学。地质系统位于有序和混沌之间的过渡时空域 ,即混沌边缘 ,其中系统呈规则与混沌运动并存和混合的弱混沌动力学状态 ,并且地质系统在混沌边缘分形生长。将上述命题演绎和整合成一种广泛适用于地质系统的地球科学的复杂性理论 ,名之为 :“地质作用的自组织临界过程动力学———地质系统在混沌边缘分形生长” ,并将其内容归纳成 6部分 :(1)自组织临界性、瞬态混沌、混沌边缘和弱混沌 ;(2 )多组分的耦合与相互作用及其相干与协同 ;(3)演化过程的分形动力学 ;(4 )作用的时空结构 ;(     

扇形沉积体生长的分形几何特征分析

扇形沉积体是我国内陆及沿海地区中、新生代含油气盆地中的重要油气勘探目标,对其平面分布形态和内部结构参数特征的定量表征是油气勘探部门极为关注的问题。随着分形几何理论在沉积学领域应用的日趋广泛,使人们可从新的角度来考虑这一问题的解决方法。扇形沉积体的生长是一个复杂的非线性动力学过程,且具有分形特征。分维数的大小反映了沉积体外部形态和内部结构的复杂程度,分维数的变化幅度预示着构造和沉积背景的某些信息。将分形和混沌理论相结合,也许是实施扇形沉积体非线性动力学建模和模拟的重要途经之一。     

试论地质现象的分形统计学

基于近年来非线性科学的发展及其在地质科学中的应用，讨论了地质现象分形统计学的三个基本问题，即初始条件，临界状态和自相似性，并在此基础上阐述了地质现象分形统计学的主要内涵：地质数据的分形结构及其地质学意义，地质时空结构的自相似性及其动力学机制，地质现象的分形重建与矿床分形统计预测方法。     

基于多重分形理论的土壤水非均匀流动分析

通过显色示踪方法研究了粘土土质、不同边界条件下的非均匀流动模式。20,40,60和80 mm的4组入渗水量条件下流动模式由面积较小的优先流逐步过渡到局部和全局性基质流,采用最大入渗深度分布和实际入渗深度分布对非均匀流动进行了特征,4组试验非均匀流动均具有多重分形性质,多重分形谱与流动非均匀性具有显著的关系,非均匀流动多重分形谱的基本性状由土壤介质性质决定,而流动的非线性主要影响多重分形谱曲线形状。