非线性科学在地球科学中的应用

本文介绍了耗散结构理论、分形理论和混沌理论等非线性科学在地球科学中的研究进展,分析了非线性科学在地球科学中的地位和作用,探讨了将非线性科学引入地球科学的途径和方法。     

太阳风中Alfven脉动耗散

本文从动力论Ａｌｆｖｅｎ 波理论出发, 导出太阳风中的Ａｌｆｖｅｎ 脉动的耗散长度理论由太阳向外传播的Ａｌｆｖｅｎ 脉动存在Ｌａｎｄａｕ 衰减和脉动串级数值计算表明, 该理论能够解释Ｂａｖａｓｓａｎｏ〔３〕等人描述的Ａｌｆｖｅｎ 脉动耗散长度与频率的关系; 同时还表明串级的时间尺度对耗散长度有影响     

拟粘滞摩擦耗能器的性能试验与分析

在分析粘滞耗能器的优缺点和Ｐａｌｌ摩擦耗能器构造特点的基础上,提出了拟粘滞摩擦耗能器,进行了拟粘滞摩擦耗能器的滞回特性试验和疲劳性能试验,试验结果表明,拟粘滞摩器基本实现了粘滞耗能器的主要力学特征：在试验结果的基础上建立了拟粘滞摩擦耗能器的恢复力模型。     

论中国湖泊渔业发展趋势

由封闭到开放、从无序到有序演进, 是中国湖泊渔业发展的客观规律。目前中国湖泊渔业已迈过广封闭式的原始渔业, 半封闭式的传统渔业, 向开放式的耗散结构渔业前进.中国湖泊渔业巧妙利用多维空间进行立体开发的多种开放经笄模式, 如根据水层深浅开展立体利用, 根据地形特点进行不同形式的围栏养殖, 根据而积大小分别采取保护、增殖、养殆措施, 这些都取得r初步成功。现代开放式湖泊渔业继续向纵深发展, 呈现向耗散结构渔业逼近的趋势。     

南极普里兹湾海域湍流扩散系数估计

基于Thorpe尺度方法,利用CTD数据,计算了南极普里兹湾海域的Thorpe尺度和湍流扩散系数,分析了观测区域(64°～69°S,66°～80°E)湍流翻转现象的强弱及分布。结果表明,在海底和地形粗糙区存在较大的Thorpe尺度(较强湍流翻转)和湍流扩散系数,湍流扩散系数最大值能达到10^-2m²/s量级,比平坦开阔海洋高2～3个数量级,部分观测站位的湍流扩散系数和湍动能耗散率表现出大-小-大的垂向分布结构,总水深较深的区域尤为明显;深水区域的浮力频率在海表面到500 m层比较大,浅水区域该现象不明显;湍动能耗散率在(67.25°S,73°E)周围和经度为78°E的各站位都表现相对较大,能达到10^-6 w/kg量级,个别站位甚至能达到10^-5 w/kg量级。     

分级循环荷载下岩石动力学行为试验研究

利用WDT-1500多功能材料试验机,对砂岩、砾岩和砂砾岩进行了分级循环荷载试验,研究了岩石的动弹性模量对应力幅值和应力水平的响应特性,得到了动弹性模量和耗散能随应力幅值、应力水平及含水率的变化规律。试验结果表明,分级循环荷载下岩石的能量耗散越多,动弹性模量越小;应力水平越高,动弹性模量和耗散能越大;含水率和应力幅值越大,动弹性模量越小,耗散能越大。讨论了邓肯-张模型能够描述分级循环荷载作用下岩石的应力-应变关系,构建了动弹性模量随应力水平、应力幅值及含水率变化的演化模型,探讨了模型参数的确定方法。根据能量耗散的经验法则,建立了耗散能演化模型,结果表明,该模型能够描述分级循环荷载过程中能量耗散行为。     

胶结充填体三轴压缩变形破坏及能量耗散特征分析

充填体的变形破坏、能量耗散与围压的变化密切相关,通过开展不同灰砂配比、浓度的充填体单轴、三轴压缩试验,基于系列试验结果,研究了不同围压加载阶段充填体的变形特征、破坏模式及能量耗散与围压的内在关系。结果表明,随着围压的增加,充填体的峰值应变随之增大,且两者呈线性相关;低围压时充填体呈现脆性破坏,表现为应变软化特征,随着围压增大,充填体由脆性向应变硬化转化,灰砂比越大、浓度越高,充填体发生脆-延性的临界围压值越大。充填体的破坏裂纹发展形式各异,大致可分为单一、平行、交叉和复合4种类型;宏观破坏表现主要呈“X”状、“Y”状剪切模式,破坏面的类型主要分为：直线式光滑摩擦面、圆弧式破碎摩擦面、直线式破碎摩擦面以及台阶式破碎摩擦面。充填体的峰值强度与围压也呈正线性相关,内摩擦角对灰砂比的敏感性要高于浓度。围压的增大能够相当程度上提高充填体各阶段的应变能,峰前、峰后能耗量、单位体积变形能以及总能耗与围压皆呈正相关性。     

密实散粒体剪切破坏能量演化的离散元模拟

砂土等散粒体在剪切过程中的能量存储及耗散是其宏观力学响应的深层原因,但因量测难度较大而研究较少。将考虑抗转动的接触模型引入离散元软件PFC2D,基于热力学第一定律建立各种能量量测方法,并在平面应变双轴压缩试验中采用该方法统计密实散粒体在剪切过程中的能量演化规律。采取了4种耗散类型,即滑动-滚动（S-R）、滑动-非滚动（S-NR）、非滑动-滚动（NS-R）和非滑动-非滚动（NS-NR）。结果表明：密实散粒体加载时能量耗散以滑动摩擦为主;且小应变加载阶段,外力功主要转化为弹性应变能,但同时也存在均布于试样的耗散能;随着应变的增加,外力功的转化形式逐渐过渡为以耗散能为主,且集中分布在带状区域内;各个加载阶段的摩擦耗散均存在各向异性。     

Cotidal charts and tidal power input atlases of the global ocean from TOPEX/Poseidon and JASON-1 altimetry

The global distributions of eight principal tidal constituents, M₂ , S₂ , K₁ , O₁ , N₂ , K₂ , P₁ , and Q₁ , are derived using TOPEX/Poseidon and JASON-1（T/P-J） satellite altimeter data for 16 a. The intercomparison of the derived harmonics at 7000 subsatellite track crossover points shows that the root mean square （RMS） values of the tidal height differences of the above eight constituents range from 1.19 cm to 2.67 cm, with an average of about 2 cm. The RMS values of the tidal height differences between T/P-J solutions and the harmonics from ground measurements at 152 tidal gauge stations for the above constituents range from 0.34 cm to 1.08 cm, and the relative deviations range from 0.031 to 0.211. The root sum square of the RMS differences of these eight constituents is 2.12 cm, showing the improvement of the present model over the existing global ocean tidal models. Based on the obtained tidal model the global ocean tidal energetics is studied and the global distribution of the tidal power input density by tide-generating force of each constituent is calculated, showing that the power input source regions of semidiurnal tides are mainly concentrated in the tropical belt between 30 S and 30 N, while the power input source regions of diurnal tides are mainly concentrated off the tropic oceans. The global energy dissipation rates of the M₂ , S₂ , K₁ , O₁ , N₂ , P₁ , K₂ and Q₁ tides are 2.424, 0.401, 0.334, 0.160, 0.113, 0.035, 0.030 and 0.006 TW, respectively. The total global tidal dissipation rate of these eight constituents amounts to 3.5 TW.     

“门”地貌单元的能量耗散和过程机制

基岩岛屿组成的"门"地貌单元是珠江河口区别于世界其他河口的重要地貌特征之一。文章基于重整化群k-ε湍流模型(RNG k-ε)的FLOW3D流体计算模型研究了"门"地貌单元的时均动力结构及湍流能耗特性。"门"地形致动力结构伴随不同类型能耗区。根据能耗空间分布特性可分为核心区(A1区)、混合区(A2区)、上游区(A3区)、下游区(A4区)。"门"地形作用下,不同分区的动力结构、湍流特性、能量转化、能量耗散特征及其驱动机制不同。