Scattering of shear waves by an elliptical cavity in a radially inhomogeneous isotropic medium

Complex function and general conformal mapping methods are used to investigate the scattering of elastic shear waves by an elliptical cylindrical cavity in a radially inhomogeneous medium. The conformal mappings are introduced to solve scattering by an arbitrary cavity for the Helmholtz equation with variable coefficient through the transformed standard Helmholtz equation with a circular cavity. The medium density depends on the distance from the origin with a power-law variation and the shear elastic modulus is constant. The complex-value displacements and stresses of the in.homogeneous medium are explicitly obtained and the distributions of the dynamic stress for the case of an elliptical cavity are discussed. The accuracy of the present approach is verified by comparing the present solution results with the available published data. Numerical results demonstrate that the wave number, inhomogeneous parameters and different values of aspect ratio have significant influence on the dynamic stress concentration factors around the elliptical cavity.

The Scattering of SH Wave in a Nano Hole Embedded the Infinite Inhomogeneous Medium

Scattering of the shear waves by a nano-sized cylindrical hole embedded the inhomogeneous is investigated in this study. The Helmholtz equation with a variable coefficient is transformed the standard Helmholtz equation by the complex function method and the conformal mapping method. By wave function expanding method, the analytical expressions of the displacement field and stress field in the inhomogeneous medium are obtained. Considering the surface effect and using the generalized Young-Laplace equation, we obtain the boundary conditions at nano arbitrary-shaped hole, then the field equations satisfying boundary conditions are attributed to solving a set of infinite algebraic equations. Numerical results show that when the radius of the cylindrical cavity shrinks to nanometers, surface energy becomes a dominant factor that affects the dynamic stress concentration factor (DSCF) around the cylindrical cavity. The influence the density variation of the inhomogeneity on the DSCF is discussed at the same time.

Kenics型静态混合器中幂律流体与颗粒混合过程分析

针对Kenics型静态混合器内固体颗粒在幂律流体中的孤岛现象的产生机理进行研究。运用Fluent数值模拟固相颗粒与CMC水溶液在Kenics静态混合器中的混合过程,并利用浓度变异系数(COV)对颗粒分布特性进行量化分析。研究表明:提高流体表观黏度和流体入口速度,颗粒停留时间缩短,COV值降低,混合效果提高。在第4~8个扭旋叶片中间截面上均形成了两对对称的无粒子孤岛,降低流体表观黏度和提高流体入口速度,孤岛边界更清晰。扭旋叶片诱导的内流涡旋和近壁面涡旋有较高的涡量,涡旋中心局域形成无粒子孤岛,相邻叶片交错区域,随着涡旋耗散孤岛消失。

中国经济高质量发展水平差异分解与影响因子分析

基于保序主成分评价法从五个方面测度经济高质量发展(HQED)水平,然后分别采用Dagum Gini系数、加权变异系数平方对HQED水平差异进行空间、结构分解,探讨影响因子。研究结论:对于HQED水平,京、沪、津依次稳居前三,三大地区整体上逐年提高,从东向西递减,八大综合经济区也逐年提高,东部、南部沿海稳居前二,西南、西北地区较落后;新冠疫情对HQED水平影响较小,但对经济增长影响较大;HQED水平具有聚集效应,地区差异较大但具有下降趋势;从结构分解看,结构优化对HQED水平差异贡献最大;经济增长对HQED水平的解释力最强,其次为结构优化,协调共享最弱但依然超过86%,而人均GDP解释力超过92%,基本可代表HQED水平。

煤储层等效有效应力系数变化规律实验研究

煤储层进入饱和气体单相流后,储层有效应力系数的变化规律是正确评估储层渗透性的关键。本文采集不同变质程度的煤岩样品,对不同外界荷载和孔隙压力条件下煤储层的等效有效应力系数进行了研究,结果表明:在孔隙压力一定的条件下,外界荷载对煤储层等效有效应力系数具有负效应,随外界荷载加载,煤储层等效有效应力系数减小,且外界荷载越大负作用越强;在外界荷载一定条件下,随孔隙压力增加,煤储层等效有效应力系数增大,孔隙压力对煤储层等效有效应力系数具有正效应;相对于中阶煤和高阶煤储层,低阶煤储层由于孔隙类型多样,孔隙尺度大,储层的等效有效应力系数在外界荷载和孔隙压力耦合作用下影响程度相对较小。由于煤储层等效有效应力系数在不同外界荷载和孔隙压力下差异较大,煤储层进入饱和气体单相流后,在不考虑解吸收缩效应条件下,煤储层的有效应力变化并非等同于储层孔隙压力的变化,而与煤阶类型、地应力高低和孔隙压力大小密切相关,原位高地应力条件下,由于煤储层的等效有效应力系数较小,随孔隙压力降低,煤储层有效应力变化相对微弱。

青藏高原降雨侵蚀力R因子分布特征及驱动因素

降雨侵蚀力R因子是测算土壤侵蚀的重要因子,该因子的准确计算对水土流失动态监测具有重要意义。以青藏高原为研究对象,利用遥感数据和地理信息系统技术,并采用地理探测器模型分析了1991~2020年青藏高原地区降雨侵蚀力R因子的分布特征以及影响因素。研究结果表明:①青藏高原地区R值的变化在分布上大致呈现西北高东南低的特点,C v变差系数在0~0.78之间,年际变化较大的区域分布在青藏高原西北部的和田、阿里地区以及巴音郭楞蒙古自治州的部分地区;而仲巴县、改则县等区县所围成的区域年际变化较小。青藏高原地区降雨侵蚀力R因子的值在0~15532 MJ·mm/(hm^(2)·h·a)之间,均值为648.84 MJ·mm/(hm^(2)·h·a),R值自东向西递减,呈现明显的条带状分布特征,其中在位于青藏高原的南部地区形成了一个明显的高值中心。②影响力探测结果表明,最低气温的解释力最高,q值为0.453,主导降雨侵蚀力R因子的时空分布特征。③交互探测结果表明,青藏高原各因子间协同效应均表现为双因子增强或非线性增强关系,较单因子作用有明显提升。气候因子间的交互作用对降雨侵蚀力R因子的影响较为突出。

气象与地理因素对化工园区大气污染指数的影响研究

为提升化工园区周边空气质量,探讨气象和地理因素对化工园区大气污染指数的影响。以湖北省宜都市作为研究区域,先利用国家环境保护部和宜都市气象局网站中的数据,分析了化工园区周边空气指数的影响因素,确定主要影响因子PM_(2.5)、PM_(10)和O_(3)随季节变化的情况,并将其作为化工园区大气污染指数的影响因子。然后结合气象条件和地理因素,通过影响因子的Pearson系数,分析二者与污染指数变化的相关性,得出气象与地理因素对化工园区大气污染指数影响的变化规律。最后依据得出的规律,提出适宜化工企业周边环境的保护措施,希望可借此降低化工企业带来的空气污染。

液体分布器小孔流量系数变化规律

孔口流动的影响因素非常复杂,将小孔流量系数视为常数是不合理的,对其进行系统研究对于液体分布器的设计是非常重要也是非常必要的。为了研究小孔流量系数的变化规律,以流体力学实验为手段,对不同结构、不同开孔方式、不同小孔孔径的液体分布器及液体孔板进行水力学实验研究,通过实测数据验证了实际的小孔流量系数是随着孔径和液位变化的,在进行液体分布器液位计算时,应遵循小孔流量系数的变化规律进行设计取值,以达到分布器的精细化设计。

无锡地区土层基床系数变化规律试验研究

在基坑、桩基、支护工程内力和位移计算时,基床系数是一个重要参数。基床系数受土性、含水量和孔隙比等因素影响。文章采用固结试验方法,对无锡地区各土层基床系数变化范围及变化规律进行研究,采用最小二乘法建立了黏性土的基床系数与含水量关系、粉土的基床系数与孔隙比的关系模型。

非均质底水油藏水平井水淹规律研究

应用洛伦兹曲线评价储层的非均质性,通过反解洛伦兹曲线的方法得到具有统一地层传导系数均值的不同非均质程度油藏的渗透率分布,建立了典型底水油藏地质模型。采用数值模拟方法研究了非均质底水油藏水淹规律。结果表明,当变异系数Vk≤0.2时,油藏可被视为均质的;底水沿高渗透条带突进,渗透率剖面与含水剖面、产液剖面具有一致性;无水采收率与变异系数之间呈修正的逻辑斯蒂函数关系;半对数坐标系下含水率随采出程度的变化关系曲线呈S型,且含水率与可采储量采出程度呈函数关系;Vk<0.3时,油藏见水模式为线状见水整体水淹,0.3≤Vk<0.7时,油藏见水模式为点状见水整体水淹,Vk≥0.7时,油藏见水模式为点状见水局部水淹。

基于半方差函数的银川平原土地利用强度图谱分析

应用地学信息图谱方法研究土地利用强度的空间变化规律,可以揭示土地利用强度的区位变化特征,为区域土地资源优化配置和社会经济可持续发展提供基础依据。该文以银川平原为研究区,通过土地利用遥感制图和基于半方差函数的地统计学方法,对银川平原2006年土地利用强度图谱进行了研究。研究结果表明:银川平原的土地利用强度存在明显的空间规律性,表现为南-北方向性,在银川平原中部表现明显的带状特征,南部表现明显的环状特征,银川平原的西部和北部土地利用强度较弱,土地利用强度综合指数最低值只有0.9449;各级行政中心、灌排水系统和交通网络控制着土地利用强度的空间分布格局。加强各级居民点周边地区土地利用调控与优化布局以及银川平原西部、北部中低产田的整治利用是当地土地整理工程的重点和难点。

不同种源石斛表型性状多样性及其与地理因子的相关性

以来源于四川、贵州和云南的10个石斛(Dendrobium nobile Lindl.)种源为研究对象,对营养器官和花器官的18个表型性状进行了观测,并采用变异系数、Shannon-Wiener多样性指数和表型分化系数以及方差分析、相关性分析和聚类分析等指标和方法,对不同种源间各表型性状的表型分化程度和变异规律及其影响因子进行分析。结果表明:石斛18个表型性状的均值在多数种源间差异显著(P<0.05),其中,云南省勐腊县勐腊镇种源有10个表型性状的均值最大,且总体上与其他种源差异显著。18个表型性状的变异系数均值为8.24%~24.38%,各种源的变异系数均值为12.08%~19.02%,总体均值为14.36%。10个种源18个表型性状的Shannon-Wiener多样性指数均在3.8以上,均值为3.881~3.908。18个表型性状在种源间差异极显著(P<0.01),但种源内个体间仅茎节数、茎长、花瓣长和花瓣宽存在极显著差异;各表型性状的表型分化系数为50.00%~87.50%,均值为65.80%,且大多数表型性状的表型分化系数在57%以上。在18个表型性状中,仅茎节数、茎基部直径、茎中部直径、茎上部直径和花梗长与纬度呈显著或极显著负相关,仅叶片长和叶片宽与经度呈显著负相关,所有表型性状与海拔均无显著相关性。聚类分析结果表明:经度、纬度以及地理位置相近的种源聚在一起。在欧氏距离6.5和3.5处,分别可将10个石斛种源分为3组和4亚组,其中,组的聚类与来源地的纬度和地理位置有关,亚组的聚类与来源地的经度则有一定关系。组Ⅰ包含7个种源,纬度均在N28°范围内,位于四川南部和贵州西北部;组Ⅱ包含2个种源,纬度在N29°范围内,位于四川西南部;组Ⅲ仅包含1个种源,纬度在N21°范围内,位于云南最南端。综合分析结果表明:不同石斛种源的营养器官和花器官具有明显差异,且营养器官性状的变异水平高于花器官性状,种源间变异是其表型性状变异的主要来源;石斛的表型性状多样性丰富,但不同种源间表型性状的多样性水平接近;石斛的表型性状变异呈现以经纬度为主导的地理变异模式。

麻栎不同种源的表型性状变异分析

以来源于广西、广东、贵州、湖南、浙江、安徽、江苏、湖北、四川、陕西、河南和山东的28个麻栎（QuercusacutissimaLinn.）地理种源为研究对象，分析了6个表型性状（包括叶长、叶宽、叶柄长和叶长宽比4个叶片性状及株高和地径2个生长性状）的变异状况；研究了种源间及种源内各性状的变异系数（CV）和相对极差（R°）及种源间各叶片性状的表型分化系数（Vst）；并进行了各性状的相关性分析及主成分分析；此外，还对28个种源进行了聚类分析。结果表明：各种源间6个表型性状均有极显著差异（P〈0.01）；而种源内仅叶宽和叶长分别具有极显著和显著（P〈0.05）差异。种源间4个叶片性状的Vst平均值为23.98%，其中叶宽的Vst值最大（42.39%）。在6个表型性状中，叶柄长的CV平均值最大（33.60%）、地径的CV平均值最小（16.25%）；在不同种源中，陕西汉中种源各性状的CV平均值最小（14.39%），而江苏句容、四川万源和山东沂水种源各性状的CV平均值均超过30%。各种源间表型性状的R°值差异明显，其中，四川万源种源的R°值最大（60.99%），湖南新宁和陕西汉中种源的R°值较小（30%以下）；而6个性状间R°值差别不大，为34.93%-44.98%，表明麻栎种源间的极端差异程度有明显不同，而表型性状间的极端差异程度差异不大。4个叶片性状中，仅叶宽与叶长宽比呈极显著负相关，其他性状间均呈极显著正相关；叶片性状与生长性状间均呈负相关，而株高与地径则呈极显著正相关。麻栎种源表型性状变异的第1和第2主成分的贡献率分别为43.663%和27.695%，第1主成分中叶性状变异占主导地位，而第2主成分则主要反映生长性状的变异。通过聚类分析可将28个种源分为2大类，分别包含22和6个种源，但聚类分析结果与其地理分布没有明显相关性。研究结果显示：麻栎种源具有丰富的遗传变异，且其表型性状变异主要存在于种源内。

采用变异系数和Allan因子的雷电时间丛集性特征分析

雷电时间规律的分析对输电线路的防雷设计、改造和雷电预警等均有重要意义。为此,利用雷电定位系统累计的大量雷电数据,对雷电发生的时间丛集性(clustering)特征进行了研究,并以中国某城市2008—2009年雷电数据为例,基于变异系数法证实了雷电发生时间上的聚类现象,进一步使用Allan因子对这种聚类现象发生的时间尺度进行了研究,发现雷电事件在约300s的时间尺度开始出现丛集性现象,300～106.5 s(约为统计时间长度的1/10)时间尺度范围内其Allan因子在双对数图上存在2段明显不同的线性区域——即2段分形指数不同的分形自相似区域,2段区域分形指数分别为1.6373(2008年)、1.6461(2009年)和0.5297(2008年)、0.3724(2009年),最后对这2段区域的交叉点(crossover)物理意义进行了解释。

浙江扇脉杓兰野生居群的表型性状变异及其与地理-土壤养分因子的相关性

为揭示扇脉杓兰(Cypripedium japonicum Thunb.)表型性状的变异规律,以浙江临安6个野生居群(老殿、宝剑石、红蛇洞、清凉峰、大明山和里横塘)为研究对象,分析了叶片、萼片、子房及唇瓣等18个表型性状的变异幅度,并讨论了表型性状变异与地理-土壤养分因子间的相关性以及居群间和居群内的表型多样性。结果显示:6个居群18个表型性状(地径、下叶长、下叶宽、下叶长/宽比、上叶长、上叶宽、上叶长/宽比、中萼片长、中萼片宽、苞片长、苞片宽、子房长、花梗直径、花梗长、唇瓣长、唇瓣宽、植株展度和株高)测量值的F值为1.240～18.666,除花梗直径和株高外,其他16个性状均有极显著差异。各性状的变异系数为5.937%～26.349%,其中,唇瓣长的平均变异系数最小(6.119%)、苞片宽的平均变异系数最大(24.124%);居群间各性状的变异系数为8.139%～13.663%,平均变异系数为11.143%,其中,里横塘居群的平均变异系数最大、宝剑石居群的最小。各性状的多样性指数平均为1.977,其中地径的多样性指数最大(2.045)、苞片宽的最小(1.663)。通过UPGMA聚类分析,可将6个居群划分为3组:清凉峰、大明山、老殿和宝剑石居群为1组;红蛇洞和里横塘居群分别各自成组,其中清凉峰和大明山居群的遗传距离最近。各表型性状间存在显著或极显著的相关关系;但仅地径与速效钾含量显著正相关(r=0.854),子房长、唇瓣长和宽与土壤全磷含量显著正相关(r值分别为0.916、0.854和0.914),植株展度与土壤pH显著正相关(r=0.810),其余性状与地理因子(包括经度、纬度和海拔)及土壤养分因子均无显著相关性。研究结果表明:扇脉杓兰野生居群表型性状存在丰富的变异和多样性,且与生境土壤中速效钾及全磷含量及土壤pH有关。

泊头市近50年降水量及雨日变化分析

为了解泊头地区降水规律,合理利用降水资源,运用距平分析、线性回归、变差系数等方法对泊头市1961—2010年日变化气象资料进行分析,结果表明:50年间该地区平均降水量为582.72mm,年际间降水总体呈递减趋势;年内降水主要集中在夏季,降水量约占全年降水量的72.0%,1970年代以后夏季降水亦呈递减趋势,降水倾向率为-20.33mm/10a;雨日数变化表现为:1980年之前逐渐降低,1980年以后逐渐增大。针对该区降雨的年内年际变化特点,提出充分利用降雨资源的具体措施,对该区水资源优化配置方案的制定具有一定参考价值。

采用高速摄影技术测定油葵籽粒三维碰撞恢复系数

为了建立油葵籽粒在收获、输送等机械化生产环节中与机具零部件间作用的碰撞模型。该文基于镜面反射原理和运动学原理,设计了模拟三维空间坐标系的油葵籽粒碰撞恢复系数测定装置。选取新疆收获期矮大头DW667品种油葵籽粒作为研究对象,借助高速摄影技术,记录油葵籽粒在空间碰撞运动中的三维动态坐标。针对影响油葵恢复系数的因素:碰撞材料、下落高度、碰撞角度、碰撞部位、材料厚度和含水率等开展了单因素试验和正交试验研究。单因素试验结果表明,油葵籽粒与Q235、铝合金、有机玻璃、橡胶等碰撞材料之间恢复系数依次减小;油葵籽粒与Q235之间恢复系数,随碰撞角度的整体变化趋势是随碰撞角度增加而增大,随着下落高度的增加而减小,随着材料厚度的增加而增大,随着含水率增大而降低,且在碰撞部位试验中,籽粒上侧与碰撞材料碰撞恢复系数最大。建立了下落高度、碰撞角度、材料厚度、含水率与恢复系数的回归方程,且方程的决定系数均大于0.95。正交试验结果表明,影响恢复系数各因素的次序为:碰撞材料>碰撞部位>下落高度>碰撞角度>材料厚度>含水率,其中碰撞材料、下落高度、碰撞角度、碰撞部位影响极显著,材料厚度、含水率影响显著。对比试验结果表明:基于古典牛顿法求解的恢复系数值小于能量角度求解的恢复系数值;三维碰撞法比二维碰撞法求解的恢复系数值高。验证试验结果表明:三维碰撞法计算出的预测反弹高度值更接近油葵籽粒实际反弹高度值。该研究结果可为油葵机械化生产关键部件优化设计提供参考以及为农业物料参数求解提供新的思路。

基于韦伯—费希纳定律的湖泊富营养化评价

基于韦伯—费希纳定律基本原理,以表征水体富营养化的Chla、TP、TN、SD、CODMn的浓度作为评价指标,采用变异系数法确定各评价指标的权重,通过确定营养状态等级与综合影响指数间的函数关系,定量评价水体的富营养化程度,将该理论应用于2006年北京市21个湖泊富营养化状况的评价,并与TSIC、EI两种方法的评价结果进行比较。结果表明,韦伯—费希纳定律物理意义明确、计算过程简单、可复制性强、评价结论准确合理。

基于韦伯-费希纳定律的地下水环境质量评价

韦伯-费希纳定律是表明心理量和物理量之间关系的定律。基于此定律基本原理,以表征地下水质量的pH、NO3-、NO2-、NH3-N等水质参数作为评价指标,采用变异系数法确定各评价指标的权重,通过确定地下水质量等级与综合影响指数ki间的关系,综合评价地下水环境质量。本文以福建省东山县3个典型地下水水源地为实证案例,将应用韦-费模型的评价结果与传统的单因子指数法和内梅罗指数法评价结果进行比较,结果表明,韦-费模型应用于地下水环境质量的综合评价是科学合理的,且评价精度更高。

聚合物驱生产井流压特征规律分析及影响因素研究

针对大庆油田聚合物驱工业化区块生产井流压调整方法尚不明确的问题,从聚合物驱油渗流机理入手,结合数值模拟和现场资料统计,对聚合物驱过程中流压变化规律及影响因素进行研究。研究结果表明:在采聚浓度迅速上升时聚合物驱生产井流压开始下降并稳定在低值,含水回升阶段流压缓慢回升;地层压力越低,生产井流压越低;渗透率越高的生产井,流压越高,生产井非均质性越强,见聚越早,流压下降的时间也越早。对于注采完善、油层条件好的生产井,流压越低越好;对于注采不完善、油层条件差的生产井,应提液生产使压力分布均衡。应用上述方法,对聚合物驱二类区块的生产井流压进行调控,调整后区块压力系统分布均衡合理,聚合物驱效果显著。该研究对聚合物驱见效阶段提液上产、注采关系调整具有重要意义。