Shock wave reflection from a wedge in a dusty gas

The present paper contains a detailed study of shock wave reflection from a wedge placed in various suspensions. In past works, the incident shock propagated initially in pure gas and the suspension started only at the leading edge of the deflecting wedge. However, in the present case the entire flow field is filled with a gas-dust suspension and the initial shock wave has steady-state structure relative to the shock front. In former studies the transmitted shock wave starts its propagation into the suspension and is reflected from the wedge at the same time. It is therefore obvious that the two unrelated processes of (2D) reflection and (1D) "transitional" relaxation occur simultaneously. In the present case the suspension behind the incident shock wave has reached steady state (i.e., it is a traveling wave) before the shock reaches the wedge leading edge. The reflection process from the deflecting wedge is studied for different dust mass loadings and different dust-particle diameter. It is shown that when the dust loading is low and the dust particle diameter is small the wave reflection pattern is similar to that observed in a similar pure gas case. In addition, an equilibrium state is reached, behind the evolved waves, very quickly. On the other hand, when the dust loading is relatively high and/or the dust particle diameter is relatively large, the observed reflection wave pattern is very different from that seen in a similar pure gas case. In such cases it takes much longer time to reach an equilibrium state behind the reflecting waves. It is also shown that the dust presence significantly affects the (gas) pressure on the wedge surface. The higher the dust loading is, the higher the pressure on the wedge surface. Suspensions composed of solid particle of different size, but having the same dust mass loading, will approach the same equilibrium pressure. However, it will take longer time to reach an equilibrium state for suspensions having large diameter particles. (C) 2004 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Two-way coupling model for shock-induced laminar boundary-layer flows of a dusty gas

The present paper describes a numerical two-way coupling model for shock-induced laminar boundary-layer flows of a dust-laden gas and studies the transverse migration of fine particles under the action of Saffman lift force. The governing equations are formulated in the dilute two-phase continuum framework with consideration of the finiteness of the particle Reynolds and Knudsen numbers. The full Lagrangian method is explored for calculating the dispersed-phase flow fields (including the number density of particles) in the regions of intersecting particle trajectories. The computation results show a significant reaction of the particles on the two-phase boundary-layer structure when the mass loading ratio of particles takes finite values.

力学研究所成立五十周年感言

在庆祝我的同事和朋友钱学森所创立的力学研究所成立50周年之际，我很荣幸能在此讲几句话。当然，我未能与你们中的多数人一样，在力学所成立初期，参加你们的工作．你们的这段经历令我羡慕不已但是另一方面，在钱学森回国之前，在他计划为新中国的科学和技术的发展做出贡献的时候，我就在他的身边，正是这一时期孕育了他的这些想法。

郭永怀先生诞辰九十周年纪念文集

目录

基于光散射的粉尘浓度测量的研究

文章介绍了一种智能激光粉尘测试系统的软硬件结构设计，详细给出了系统光学传感器的原理结构及使用方法，传感器非线性信号处理以及系统的数字滤波方案。最后系统测量了苏州大学物理实验中心外距地面约2米的空气中的粉尘相对质量浓度，连续测量36天，并与国家环保总局苏州地区每天预报的空气污染指数转换后的可吸入颗粒物（PMIO）浓度值相比较，得出对应关系，运用MATLAB拟和直线对系统进行标定。

光学薄膜中界面层和表面吸附层对相位延迟的影响

多层介质反射镜在非正入射的时候，两个不同的偏振态之间会产生不同的相移．根据空气与膜层、膜层之间的实际情况，建立了界面层和表面吸附层模型，并运用它分析相位延迟产生误差的原因．通过优化设计，入射角为54°，在1285～1345nm之间p，s波获得了270±1°的相移，同时也使反射率在99．5％以上．用离子束溅射技术制备相位延迟膜，用分光光度计测试了光谱特性和用椭偏仪测试了相位特性，在相应波段获得了262．4±1．8°的相移，同时也使反射率在99．6％以上．误差的主要来源是离子源工作特性会产生不均匀的过渡层和最

氧碘激光器相位延迟片的制备与性能研究

多层介质反射镜在非正入射的时候，两个不同的偏振态之间会产生不同的相移。利用矩阵法，根据菲涅耳公式和电磁场边界条件，推导出p，s波的相移。通过优化设计．入射角为54°，在1285～1345nm之间p，s波获得了270°±1°的相移，同时也使反射率在99．5％以上。用离子束溅射技术制备相位延迟膜，用分光光度计测试了光谱特性和用椭偏仪测试了相位特性，在相应波段获得了262．4°±1．8°的相移，同时也使反射率在99．6％以上。误差的主要来源是离子源工作特性会产生不均匀的过渡层和最外层会吸收一些水气、灰尘等也产生

毛乌素沙地土地利用/土地覆被变化研究

毛乌素沙地是我国十二大沙漠之一，地处北方干旱半干旱区向亚湿润区过渡地带，长期以来，不合理的人类土地利用，结合当地脆弱的环境生态特征，引起了严重的现代荒漠化过程，是我国北方荒漠化研究的重点地区。本文着重从自然和人文学科密切合作的角度，对毛乌素沙地土地利用／土地覆被变化的内在作用机制进行了研究，得到以下主要结论： 1. 利用多年实地观测数据资料，考察了毛乌素沙地四种主要草地类型代表性植物群落地上生物量响应气候因子波动的变化规律，建立了植物地上生物量对气候因子的逐月回归模型，揭示出如下规律：①各种气候因子对不同类型草地以及同一类型不同生长阶段草地都产生不同的影响作用;②同一气候因子在植物不同生长阶段上，对生物量形成的重要性程度存在差异：③在植物生长期内，每个生长阶段的生物量都对后一时期的生物量产生显著影响，说明植物生长的连续性对于生物量的形成和积累是重要的;④在植物的凋枯期，各种气候因子基本上都不对生物量产生显著影响;⑤水分因子对毛乌素沙地几乎各种类型草地的生物量，都是重要的影响因子，毛乌素沙地降水状况在不同年份的显著波动对草地植物地上生物量的影响，不仅直接构成了土地覆被变化的重要组成部分，而且还影响到土地利用的方式、方法和后果。 2. 在考察毛乌素沙地草地地上生物量对气候因子变化的响应规律中，利用逐月动态回归建模方法改进了传统的累积气候因子回归建模方法。逐月回归模型与累积回归模型的比较显示，逐月动态回归模型的优势表现在三个方面：①可以提供累积回归模型无法揭示的作用规律;②模拟更加精确;③可以预测不同气候条件下群落地上生物量的变化范围。 3. 利用风速、降水和潜在蒸发等气象记录资料，建立了毛乌素沙地气候因子影响沙尘暴频率的作用模型，定量地考察了沙地各处气候因子对沙尘暴频率的影响作用。研究表明，气候因素是导致毛乌素沙地沙尘暴发生的主导原因，在沙地各处，气候因子可以解释沙尘暴频率分布格局总信息的比率分别为：乌审召83.6%，乌审旗77.5%，河南82.4%，鄂托克旗79.8%，新街73.1%，伊金霍洛旗82%。 4. 在定量考察气候因素对沙尘暴频率影响作用的基础上，对影响沙尘暴频率格局的自然和人为因素进行了定量分离，研究表明：人为影响因素对对沙尘暴发生起次要作用，解释沙尘暴频率分布格局信息的比率分别为：乌审召16.4%，乌审旗22.5%，河南17.6%，鄂托克旗20.2%，新街26.9%，伊金霍洛旗18%。 自然和人为因素影响作用的定量分离研究表明，毛乌素沙地人为因素的影响作用表现出空间上的差异性：①从方位上说，呈现自东向中、西部递减的梯度：②从地点上说，城镇附近人为影响作用远高于农村地区;③从土地利用方式上说，农垦种植业区域高于畜牧业区域。 5. 在实地观测基础上，建立了裸露沙面和植被覆盖沙面风蚀输沙率模型，定量考察了植被覆盖率与风蚀输沙率之间的关系。研究表明：当植被覆盖率达到60%以上，可以保护地表土壤使风蚀在大多数条件下不致发生;当覆盖率达到40%，可以使风蚀输沙大为减少;而当植被覆盖率低于10%，植被覆盖基本不能对地表土壤起到有效的防护作用。 6. 应用植被覆盖地表风蚀输沙率模型，考察了沙地不同风速条件下植被有效覆盖率。根据当地气象台站的多年气象记录，沙地最大风速在20m/s左右，这样的风速条件下，保证风蚀不致发生的植被有效覆盖率为65%左右;在沙地常见的大风风速14-16m/s下，植被有效覆盖率大致为50-55%;对于沙地一般的中等风速l0-12m/s．植被有效覆盖率为40%。植被覆盖对风蚀的影响作用也可以理解为，植被覆盖使沙粒起动风速发生了增大效应，研究表明：与裸露沙面沙粒起动风速4.5m/s对照，70%植被覆盖率使起动风速改变为15.4m/s;60%植被覆盖率使起动风速改变为12.1m/s;40%植被覆盖率使起动风速改变为8.Om/s;而在10%植被覆盖条件下，起动风速为5.Om/s，改变量很小，说明植被覆盖的保护作用极其有限。 7. 基于野外实地观测，比较了沙地五种常见植物种和二种人工防护材料防风效应上的差异。研究表明，防风效应由高到低的次序是，沙蒿>芨芨草>杨柴和牛心朴子>沙障>栅栏>旱柳;就乔、灌、草和人工材料而言，防风效应的次序是，灌木植被>草本植被>人工材料>乔木植被。植物和人工防护材料降低风速的比率与风速呈现二次函数关系，不同植物种或人工材料，降低风速比率都表现出不同的规律，在一般情况下，降低风速效应随着风速的增大而降低。 8. 通过不同植物种防风效应的比较研究，对毛乌素沙地植被生态建设的实践有一定的指导意义。毛乌素沙地的植被建设中对植被类型和植物种类的选择，应该遵循如下原则：①选取防风固沙效应好的植物种类;②应该考虑植物水分供给与需求的平衡状况，实行适地适树;③植物防护效应应该与当地风蚀气候在时间上较好地匹配，在春季等风蚀严重季节，植被覆盖应该具有较好的防风效应。 9. 在现实中，各种影响风蚀的因素是同时发挥作用的。将风蚀影响因素分解为风速、湿润度和植被覆盖率（以及植被类型）三个方面，在此基础上，建立了风蚀影响因素的综合作用的概念模型和沙丘活动性指数定量模型。湿润程度低、风速高、植被覆盖率低的地区，是风蚀最为严重的地区;在湿润程度高、风速低、植被覆盖率高的地区，是风蚀最弱的地区;在其他地区，风蚀状况根据三个方面因素的综合状况来决定。 10. 利用风蚀影响因子综合作用的沙丘活动性指数模型，从空间、时间、植被类型变化角度，考察了毛乌素沙地的风蚀变化状况。得到如下结论：①随着空间变化，风速、降水等气候因素也随之存在差异，导致沙丘活动性指数的变化规律是，西北部鄂托克旗沙丘活动性最高，乌审旗次之，其他几个站差别不太显著，这是由各地降水、气温、沙粒粒径等因素共同决定;②随着时间的变化，气候、植被生长等方面的状况随之发生改变，导致沙丘活动性发生变化，春季最高，冬季次之，夏秋季最低：③随着沙丘植被覆盖类型的变化，沙丘活动性也发生显著变化，在一般情况下，乔木覆盖沙丘活动性>草本植物覆盖沙丘>灌木覆盖沙丘。 11. 在实地调查土地利用现实状况及其社会、经济和政策影响因素的基础上，建立了我国北方干旱半干旱区土地利用决策机制的概念模型，分析了与土地利用密切相关的农牧民一政府一环境科学家这三个社会群体对土地利用的立场和影响作用力上的差异，分析了毛乌素沙地土地利用的现状及其影响因素，探讨了现实中不可持续土地利用行为发生的社会、经济和政策原因。 12. 在实地调查基础上，分别利用产出一费用分析法和过程影响因素分析法，建立了毛乌素沙地土地利用经济收益的定量模型。产出一分析研究表明，无论是农垦种植业，还是草地畜牧业，农牧民从这两种土地利用方式都只能获得较低下的经济收益。造成这种状况的原因，主要在于两个方面：一是低下且不断处于波动之中的农牧业产品物价，二是沉重的农牧业税收。 13. 将影响农牧业产出的因素，划分为四个方面：土地面积（牲畜头数）、环境状况、管理水平和利用强度，在此基础上建立了定量的影响作用模型。研究表明：环境状况指数每增加0.1，农牧业经济收益增加26%;管理水平因子每提高0.1，农牧业经济收益增加12.7%;农牧业经济收益最优的土地利用强度在0.4左右，在此之前，随着利用强度的增加，经济收益随之增大，而在此之后，随着利用强度的增大，经济收益逐渐降低，当土地利用强度达到0.9左右时，呈现负的经济收益。 14. 毛乌素沙地实施土地资源可持续利用，必须从技术的革新和社会经济政策等因素的调整两条途径同时入手，二者缺一不可。通过改进和应用节水灌溉、风能光能利用、生物增产技术，尽可能地提高各种资源的利用效率;通过应用免耕或浅耕技术，尽量减轻土地利用对资源和环境的破坏;通过栽培、速生技术，提高植被建设的成效和速度。而通过税收、物价政策的调整，尽可能地提高农牧民经济收益增长的速度，减轻土地利用压力;通过政府与人民之间对话和合作机制的建立，让广大农牧民参与到土地利用的决策和管理的过程中去;通过土地利用管理政策、措施的调整和完善，调动农牧民保护资源的积极性和自觉性;通过激励机制的建立，引导农牧民土地利用向着可持续的方向发展。 15. 实现毛乌素沙地土地资源可持续利用的有效途径，在于这样几个方面：①建立和完善政府及其管理部门与人民之间有效的对话和合作机制，让广大农牧民参与到土地利用决策和管理的过程中去：②实行产业结构调整，转变片面追求经济增长的做法，制订适应当地自然条件和生态特征的发展模式;③降低农牧业税收、稳定并提高农牧业产品的物价，增加农牧民经济收入，减轻土地利用压力;④进一步改进和完善土地利用管理政策和法规;⑤建立有效激励机制，引导农牧民土地利用向着可持续的方向发展：⑥努力改进节水灌溉技术、生物增产技术，提高土地利用的科技水平：⑦改进环境保护和植被建设决策的科学性，提高植被建设的成效。

Elevated levels of urinary 8-hydroxy-2'-deoxyguanosine in male electrical and electronic equipment dismantling workers exposed to high concentrations of polychlorinated dibenzo-p-dioxins and dibenzofurans, polybrominated diphenyl ethers, and polychlorinated biphenyls

To investigate the occupational exposure levels to polychlorinated dibenzo-p-dioxins and dibenzofurans (PCDD/Fs), polybrominated diphenyl ethers (PBDEs), and polychlorinated biphenyls (PCBs), indoor dust (n = 3) in workshops and hair samples from male workers (n = 64) were collected at two electrical and electronic equipment waste (E-waste) dismantling factories located in the LQ area in east China in July 11-13, 2006. Pre- and postworkshift urines (64 of each) were also collected from the workers to study oxidative damage to DNA using 8-hydroxy-2'-deoxyguanosine (8-OHdG) as a biomarker. The concentrations of PCDD/Fs, PCDD/F-WHO-TEQs, PBDEs, PCBs and PCB-WHO-TEQs were (50.0 +/- 8.1) x 10(3), 724.1 +/- 249.6, (27.5 +/- 5.8) x 10(6), (1.6 +/- 0.4) x 10(9), (26.2 +/- 3.0) x 10(3) pg/g dry weight (dw) in dust, and (2.6 +/- 0.6) x 10(3), 42.4 +/- 9.3, (870.8 +/- 205.4) x 10(3), (1.6 +/- 0.2) x 10(6), 41.5 +/- 5.5 pg/g dw in hair, respectively. The homologue and congener profiles in the samples demonstrated that high concentrations of PCDD/Fs, PBDEs, and PCBs were originated from open burning of E-waste. The 8-OHdG levels were detected at 6.40 +/- 1.64 mu mol/mol creatinine in preworkshift urines. However, the levels significantly increased to 24.55 +/- 5.96 mu mol/mol creatinine in postworkshift urines (p < 0.05). Then, it is concluded that there is a high cancer risk originated from oxidative stress indicated by the elevated 8-OHdG levels in the E-waste dismantling workers exposed to high concentrations of PCDD/Fs, PBDEs, and PCBs.

Effect of desert soil algae on the stabilization of fine sands

Four filamentous cyanobacteria, Microcoleus vaginatus, Phormidium tenue, Scytonema javanicum (Kutz.) and Nostoc sp., and a single-celled green alga, Desmococcus olivaceus, all isolated from Shapotou (Ningxia Hui Autonomous Region of China), were batch cultured and inoculated onto unconsolidated sand in greenhouse and field experiments. Their ability to reduce wind erosion in sands was quantified by using a wind tunnel laboratory. The major factors related to cohesion of algal crusts, such as biomass, species, species combinations, bioactivity, niche, growth phase of algae, moisture, thickness of the crusts, dust accretion (including dust content and manner of dust added) and other cryptogams (lichens, fungi and mosses) were studied. The best of the five species were M. vaginatus and P. tenue, while the best mix was a blend of 80% M. vaginatus and 5% each of P. tenue, S. javanicum, Nostoc sp. and D. olivaceus. The threshold friction velocity was significantly increased by the presence of all of the cyanobacterial species, while the threshold impact velocity was notably increased only by the filamentous species. Thick crusts were less easily eroded than thin crusts, while biomass was more effective than thickness. Dust was incorporated best into Microcoleus crust when added in small amounts over time, and appeared to increase growth of the cyanobacterium as well as strengthen the cohesion of the crust. Microbial crust cohesion was mainly attributed to algal aggregation, while lichens, fungi and mosses affected more the soil structure and physico-chemical properties.

城市森林滞尘能力及其应用模式研究

本文以沈阳市城市森林为研究对象，定量研究不同树种、不同结构城市森林的滞尘能力及城市森林滞尘效益，并设计最佳的城市森林滞尘模式，为城市森林树种选择及配置模式提供科学依据。1．通过对沈阳市51种主要绿化树种滞尘能力的研究，表明不同树木滞尘力不同，决定植物滞尘能力的主要因素有，叶表面结构、叶表面积的大小，口一卜片生物量，及树木的叶面积绿量。其中计卜表面结构决定单位叶面积滞尘能力。2．单位生物量滞尘能力较强的落叶乔木有：大叶朴、紫锻、元宝械，黄金树、山里红、暴马丁香、假色械、小叶朴，糠锻，国槐；灌木或藤本类有：地锦、锦带花、重瓣黄刺玫、欧洲英迷、水蜡、金银忍冬、珍珠梅、金银花、大花水娅木。3，单位面积滞尘量最大的乔木有：辽东栎、元宝械，稠李、大叶朴、暴马丁香、山里红、枫杨、小叶朴、糠锻、紫锻。灌木有：紫丁香、水蜡、重瓣黄刺玫、东北连翘、金银忍冬、锦带花。4，通过对不同树木的单株滞尘量的测定，得出树木单株滞尘能力强的乔木有：糠锻、辽东栎、枫杨、国槐、小叶朴、元宝械、加拿大杨、大叶朴、旱柳、紫锻、蒙古栋、榆、刺槐、稠李。滞尘能力强的灌木有：紫丁香、水蜡、金银忍冬、榆计卜梅、大花水娅木、东北连翘、锦带花、红瑞木、山梅花、风箱果、重瓣黄刺玫、金银花。5．不同树种的滞尘能力与其叶表面形状和结构密切相关，通过对75种树木叶表面超微结构的观察及其与滞尘能力的对比，得出滞尘能力强的叶片表面呈凹形的并且质地较硬、较厚；叶表面有毛；叶表面细胞与细胞之间有沟谷：叶表面有凹槽；叶表面细胞上有脊状突起。滞尘能力较差的树种阶卜片表面较光滑，叶表面细胞平滑，细胞与细胞间排列整齐。6．根据树木单株滞尘量计算沈阳市城市森林总滞尘量，沈阳市城市森林主要树种的滞尘量429701.67t／年，沈阳市城市森林的滞尘量为605554.75t／年，绿化滞尘效益为4886万元／年。7．通过对滞尘后树木生理抗性的研究，结果表明不同树木滞尘后生理抗性不同，其中对粉尘污染抗性较强的树种有：榆树、榆叶梅、丁香和东北红豆杉。8，根据不同城市森林群落组成的滞尘能力及城市森林主要树种的滞尘能力研究，设计出沈阳市不同功能类型的城市森林滞尘模式。