干湿循环对土体级配分形特性影响分析

为分析粗粒土受水体干湿循环作用时颗粒级配演化规律,采用颗粒筛分试验统计干湿循环作用后土体颗粒粒径分布,引入颗粒质量—粒径分形模型计算粒径分形曲线(GFC)及分形维数(D),揭示了D随围压及干湿循环次数变化的规律,量化了干湿循环作用对粗粒土D的影响,并建立了计算方程。结果表明,等效替代缩尺法对GFC及D影响较小;制样及筛分过程导致D增大0.63%,室内试验方法引起粗粒土颗粒破碎效应不可忽略。低围压条件下(围压小于0.60MPa),D随围压增大及干湿循环次数增多而增大,剪切作用及水体干湿循环作用加剧了粗粒土颗粒破碎效应。所建粗粒土D计算模型为评价干湿循环对涉水工程填筑土体级配劣化效应提供了依据。     

基于分形理论的泥岩填料渗透特性研究

泥岩作为一种水敏性较强的填料,其渗透特性变化严重制约着工程结构的安全。采用对照试验方式,设计5个级配梯度,通过自主设计渗透试验仪对泥岩填料进行渗透变形破坏试验,对比泥岩填料击实破碎分形变化特征,分析填料渗透性与级配结构的相关性。结果表明,击实前后填料级配由不良变为良好,分形维数由2.23～2.51增至2.44～2.57,分形曲线分布特征与粒径累计曲线变化特征一致,分形维数可作为评价级配特征的量化指标;不同试样的渗透系数具有相同数量级(10^-6cm/s),仅数值有所差异,部分试样发生渗流破坏;分形维数与渗透系数具有二次项函数关系,渗透系数峰值点及其相近邻域对应维数(维度2.525)的试样易发生渗流破坏。     

柴油机排气颗粒浓度和粒径分布特征试验研究

研究了6114柴油机不同工况下排气颗粒的数浓度、体积浓度和粒径分布特征,测试工况下柴油机排气颗粒数浓度均呈包括核模态（峰值粒径为10nm-20nm）和积聚模态（峰值粒径为50nm～80nm）的双峰对数正态分布。高转速下排气颗粒数浓度和体积浓度大于中间转速时的数浓度和体积浓度。相同转速下,颗粒体积浓度随负荷增加而增大,而数浓度高转速下随负荷增大而增加,中间转速下随负荷增加没有规律性变化。相同转速下,积聚模态数浓度随负荷增加而增大,核模态数浓度高转速下随负荷增大而增加,但在中间转速下随负荷增加无规律性变化。相同转速下,随负荷增加,核模态峰值粒径有减小趋势。中间转速下积聚模态峰值粒径随负荷增大先增大后减小,高转速下积聚模态峰值随负荷变化无明显变化。中间转速下排气颗粒的核模态峰值粒径小于高转速下核模态的峰值粒径,积聚模态峰值粒径大于高转速下积聚模态的峰值粒径。排气颗粒中核模态粒子占有较大的数量百分比,积聚模态粒子占有较大的体积百分比。     

掺砂粒径分布对泥质粉砂岩填料抗剪特性的影响

掺入不同粒径硬岩颗粒是软岩地层填方区改良软岩填料抗剪特性的重要方法。设定同粒径级配与单一粒径2类改良方式共32组试验,对比改良前后土料剪应力-剪切位移曲线,得到土料峰值剪切强度、破坏强度、粘聚力及内摩擦角等抗剪参数变化规律。试验结果表明,低应力条件下泥质粉砂岩土料受剪切作用而存在应变软化现象;掺入同级配砂粒后泥质粉砂岩土料内摩擦角随掺砂比例增加呈逐渐增大趋势,粘聚力先减小后缓慢增大;法向应力200、300kPa时,单一粒径替换后土料峰值剪切应力随掺砂中值粒径增加而缓慢增大并趋于稳定,内摩擦角随中值粒径值增大呈急剧上升后缓慢降低,在0.75 mm处取得极值;粘聚力呈先减小后逐渐增大趋势。可见采用粘聚力及内摩擦角等参数评估掺砂改良泥质粉砂岩土料抗剪特性时需注意粒径分布所引起的强度参数变化。     

基于分形理论的粗粒土缩尺效应及强度性质研究

基于分形理论研究了同种材料不同缩尺方法和不同缩尺粒径对分形维数的影响,并通过常规三轴剪切试验建立了分形维数与抗剪强度指标的相互关系。结果表明,与原型级配的粒度分形曲线相比,不同缩尺法得到的粒度分形曲线形态有较大差异,缩尺级配的分形维数均小于原型级配的分形维数,分形维数在数值上能表征土的级配;不同缩尺法得到的峰值强度变化规律与分形维数变化规律一致,在高围压下分形维数越大,不同缩尺法之间的峰值强度差也越大;凝聚力c随着分形维数的减小而增大,而内摩擦角φ随着分形维数的〖JP2〗增大而增大,两者近似一抛物线关系,并根据拟合表达式推导出了原型级配的φ值,具有一定的工程指导意义。     

汽油机颗粒物数量排放及粒径的分布特性

采用 DMS500快速颗粒取样分析仪对一台气道喷射国Ⅲ汽油机进行了颗粒物粒径分布特性的试验研究.结果表明,汽油机排气中颗粒物以核态为主,仅部分工况存在积聚态.怠速时呈现包括核态和积聚态的双峰分布;低转速时表现为核态的单峰分布;中等转速时粒径分布范围扩大,既存在核态颗粒物,也存在积聚态颗粒物.相同转速下,随负荷的增加核态颗粒物数密度峰值先降低后增加;相同负荷下,随转速的升高核态颗粒物数密度峰值和峰值粒径均降低,积聚态颗粒物数密度峰值有增加的趋势.催化器对核态颗粒物的净化效果较好,对积聚态颗粒物的净化效果较差,对低转速下的粒径分布有明显影响     

室内卷烟阴燃颗粒物的粒径分布与迁移特性

为探究卷烟阴燃亚微米颗粒物在室内环境中的粒径分布与迁移特性,采用DMS500快速型微粒光谱仪在线监测室内不同位置处卷烟阴燃粒径在5~1,000,nm范围内的烟颗粒,记录并分析随时间变化的气溶胶粒径谱分布信息,得到以累计颗粒数密度、几何中位径、颗粒数目衰减指数为表征的室内亚微米颗粒物迁移特性参数.结果表明:卷烟阴燃前后亚微米烟颗粒粒径谱呈现不同的对数偏态分布,且室内不同位置烟颗粒粒径谱形态类似;扩散、沉降、凝并等作用是导致烟颗粒在一定范围内迁移呈现不同变化规律的影响因素.     

CaO孔结构分形特性研究

以分形理论为基础,探讨了调质脱硫荆的孔结构特性.研究了添加剂含量及煅烧温度对CaO分形维数的影响.结果表明,添加剂含量增多及煅烧温度升高,均会造成caO分形维数的下降.如在900℃下,当添加剂含量从O.7%增加到3.4%时.分形维数约下降了0.24.而在2%添加剂含量条件下,当煅烧温度从800℃升高至1 000℃时,分形维数约下降了O.08.还研究了分形维数对CaO孔径分布的反映效果.分形维数下降,CaO的孔径分布向大孔径方向偏移,同时具有更大的最可几孔径,表明分形维数可非常好的用于描述CaO孔径分布特性.     

过机泥沙粒径分形维数变化特征研究

泥沙磨损和空蚀破坏是影响水轮机安全运行的一个重要问题,其中泥沙粒径组成成份至关重要.为此,基于采集的水轮机过机泥沙颗粒样品,采用激光粒度仪分析过机泥沙粒径级配分布,结合分形理论探究过机泥沙粒径在时间和空间上的分形变化特征.结果 表明,过机泥沙分形维数值在时空尺度上的变化由过机泥沙各组分体积百分含量的变化引起.通过相关性...     

级配方程对土体级配的描述能力及应用分析

为合理选用级配方程,总结了现有的三类适用于连续级配土的级配方程,即双曲线型、反S型及混合型的级配曲线,并分析了各类方程的特点及应用。结果表明,双曲线型和反S型的方程均只能描述单一形态的级配曲线,该类曲线的形态特点是在双对数坐标系下为标准的直线;混合型的方程对于双曲型形和反S型的级配曲线均能很好地描述,且拟合现有的级配曲线时具有良好的适用性;级配方程可方便地在室内试验时配制级配良好的土料,且能够用于土体的级配设计,相比于传统的方法,能够简化计算。     

土体渗透变形及渗透破坏过程中分形特征初探

根据天然土体及室内配制土样颗粒分析、干密度、渗透、渗透变形试验结果,基于土体分形理论计算了土体质量分维数,土体孔隙度、不均匀系数、中值粒径、干密度、渗透系数与分维数关系密切。当分维数较大时,表示小于某粒径颗粒累积含量较少,颗分曲线越平缓,土体有粗化现象,不均匀系数及中值粒径都在增大,孔隙度减小,干密度增大。利用土体分维数可判断出土体渗透破坏形式（如管涌、流土）,土体发生渗透破坏后分维数减小,渗透破坏过程中分维数逐渐减小,并随流失颗粒粒径的增大而加速减小。     

基于投影覆盖法的小流域模型地貌分形特征

针对流域地貌所具有的明显各向异性和三维立体特征,将投影覆盖法引入其三维表面分形特征的直接量化,结合投影覆盖法计算三维表面分形维数基本原理和GIS技术,提出了基于投影覆盖法的计算流域地貌三维表面分形维数的GIS实现过程,并对9次摄影测量所得小流域模型地貌三维表面分形维数进行了计算。结果表明,投影覆盖法可实现流域地貌三维表面分形特征的直接量化,计算出的地貌三维表面分形维数准确反映了模拟降雨驱动下小流域模型地貌总体特征的动态变化过程;与计盒维数法相比,投影覆盖法更有利于揭示小流域模型不同发育阶段地貌特征的差异性,对于流域水土流失预报模型中地貌因子量化参数的选择具有重要意义。     

水煤浆粒度分布的分形学研究

在水煤浆燃料的制备过程中，水煤浆中煤粒的粒度分布至关重要。从分形．几何原理出发，理论解析得出了连续分布的水煤浆中煤粒的分形粒度分布公式，并与几种常用的经验型粒度分布和实际应用的粒度分布进行了比较，得出了分形是粒度分布的本质特征。研究结果表明：水煤浆的浓度取决于煤粒的最大、最小粒径和煤粒的粒度分形维数。研究得到的水煤浆中煤粒的分形粒度分布可用于指导高浓度、流动性好的水煤浆燃料的制备。     

基于分形理论的华南山区大型水利枢纽洪水分期研究

洪水分期是流域水文要素形态随时间变化规律的关键指标,在防洪管理及水利工程运行调度中发挥重要作用。分形理论是现代非线性科学的一个重要分支,是对具有自相似特性几何空间数据的重要分析工具和手段。为此,运用分形理论分析了华南山区典型大型水利工程——乐昌峡枢纽所在流域水文时间序列特征,研究了该流域水文序列的季节变异规律,并与传统方法得到的分期结果进行比较。结果表明,乐昌峡枢纽前汛期为3月1日～4月10日,主汛期为4月11日～6月30日,后汛期为7月1日～9月30日,与传统方法分期结果基本一致,且结果更加客观。     

矿物质在煤粉中的分布规律

对不同粒度煤粉中的矿物质分布特征研究表明,矿物质含量随煤粉粒度的增大而增多,单体矿物颗粒含量则正好相反,这一关系可以用mi=k(di)^D-D1来描述,其中,D为煤粉的粒度分布分形维数,D1为煤粉中矿物质的粒度分布分形维数。这一关系式表明,可以根据煤粉及矿物质的粒度分布特征预计不同粒度煤粉中的矿物质含量。     

基于分形理论预测砂岩储层岩性

根据分形几何学基本理论,探讨岩石孔隙及测井曲线分形维数的确定方法。求取岩石孔隙分形维数有3种方法:分子吸附法、扫描电镜法、压汞法。分子吸附法和扫描电镜法求取岩石孔隙分形维数,所需实验设备昂贵,且过程复杂。利用岩心压汞毛管压力资料,通过线性拟合lgs与lgpc的关系,可计算出岩石孔隙分形维数D。测井曲线反映了地层岩石物理性质。从测井曲线外形上看,对应同一地层的不同测井曲线之间,以及同一条测井曲线的不同部分,分别具有相似的特性。测井响应的这种相似性,可以利用分形理论进行定量描述。目前普遍采用关联维数计算法和测井曲线分形校正法,计算测井曲线的分形维数。实际应用中,根据某油田2口取心井近50块岩样的统计分析,利用岩心压汞资料得到lgs-lgpc散点图,由于分形现象只存在于无标度区范围内,因此一般选取双对数坐标系上线性范围最宽的一段为无标度区,然后再对该段内所有的点进行拟合,并做相关系数检验,从而得到砂砾岩、不等粒砂岩、细砂岩、粉砂岩4种岩性的lgs-lgpc散点图(无标度区)。计算结果表明,应用测井曲线关联维数法预测砂岩储层岩性,其精确度达到92%以上。     

基于小波和分形提取磨粒图像特征参数的研究

根据小波变换和分形理论在多尺度分析与自相似本质上的一致性,提出了一种提取磨粒图像特征参数的新方法。给出了磨粒图像的小波变换方法和小波变换近似系数的分形维数计算方法,然后对磨粒图像进行了分析,实现了磨粒图像的特征提取。结果表明：小波变换近似系数的分形维数反映了磨粒图像上磨粒尺度及数量,可以作为磨粒图像的综合特征参数。     

基于分形学的湍流风谱特性对比研究

为定量描述湍流风场和解决湍流风谱模型选择时存在盲目性和不准确性等问题,基于多种湍流风谱模型并考虑湍流强度、地表粗糙度及空间高度的影响,生成不同程度的风速时间序列曲线。基于图像识别技术和计盒维数法对各条件下风速曲线分形维数进行计算。结果表明:不同湍流风谱模型具有不同的分形特性;湍流风分形特性受湍流强度和地表粗糙度影响;相同地貌特征和气候条件下,不同高度处风速时间序列数据具有不同的分形维数。