大尺度涡气旋

We performed an experimental study of large-scale wakes in a rotating shallow-water layer.Standard particle image velocimetry was used to measure the horizontal velocity field, while alaser-induced fluorescence technique was used to measure the geopotential deviation i.e., theinterface deviation. According to these measurements, we were able to quantify the dynamics in awide region of parameter space beyond the quasi-geostrophic regime. For obstacles larger than thedeformation radius and with small Rossby numbers, a significant asymmetry occurs in the wakebetween cyclonic and anticyclonic vortices. These parameters correspond to a frontal geostrophicregime with the relative interface deviation being larger than 0.1–0.2. In this case, anticyclonesremain coherent and circular, whereas cyclones tend to be elongated and distorted. Moresurprisingly, for some extreme cases, coherent cyclones do not emerge at all, and only ananticyclonic vortex street appears several diameters behind the obstacle. The transition from aquasi-geostrophic to a frontal geostrophic regime is characterized by a strong increase in theStrouhal number, which can reach a value up to 0.6. Hence, we found that a large-scale wake coulddiffer strongly from the classical Karman street when the relative geopotential deviation becomeslarger than the Rossby number.

用PIV方法实验研究了5.5米宽，13.5米长水槽内浅表湍流，剪切流动中大尺度漩涡结构的产生和消失机理。

本文介绍了浅水流动表面的大尺度PIV测量方法，详细介绍了实验设备和不用激光照明进行PIV测量的技术途径。特别研究了在表面流动分析时示踪粒子的选择和播撒方法。

采用两组每组8台相机(LaVision Imager ProHS) 构成一套组合的3D3C体视抖盒子测量系统。每组相机系统可以获得90 × 60 × 25 cm3大小的体视流场，两套系统测量对象空间有30cm重叠，最终实现150 × 60 × 25 cm3尺度的流场测量结果。并将之应用于湍流边界层。

采用LaVison的DaVis8.4软件平台和三台CMOS相机(Photron FastCAM SA1, 1 MegaPixel, 构成一套时间分辨3D3C抖盒子测量系统，并利用该系统进行了由大尺度PTV测量确定全尺寸骑车人模型的气动阻力的研究。

采用创新性的大尺度层析测量系统。用三台相机进行记录。得到在一个方形空气风洞中直径0.1m圆球体，在以1.45m/s平动时周围空间的3D3C速度矢量场，并根据这一矢量场结果，分析计算圆球的空气动力学阻力。

采用LaVision公司的充氦肥皂泡，可以获得大尺度，空气中中性飘浮均匀，大流量的示踪粒子集合。是测量大尺度3D3C层析PIV的理想示踪粒子源。测量尺度可以达到米的量级。

采用LaVision公司的DaVis软件平台，利用PIV和PLIF技术，对多尺度条形阵列后尾迹发展和混合过程进行了实验研究。

采用LaVision公司的PLIF平面激光诱导荧光火焰自由基分析测量系统，对中等尺度燃烧器阵列燃烧是产生的甲醛，CH，OH等自由基浓度的空间分布进行了测量研究。

暗场显微技术采用光学显微镜结合特殊的照明和观察方式，使得只有样品大角度散射的光能够进入物镜并被探测到。采用暗场显微技术，可以克服常规光学显微（明场照明成像）针对均一样品中的微小结构成像时，透射或反射衬度不足的问题，使得微小的结构在背景中得以突出呈现，特别适合颗粒、纤维、小尺度界面等的观测。

采用德国LaVision公司独特的皮秒门宽增强型CCD相机对鼠抗体样本进行了增强器快门门宽尺度对基于寿命的福斯特共振能量转移(FRET)参数的估计的研究。

由 于 锂 电 池 结 构 具 有 三 维 多尺 度 的 特 性 ，因 此 要 在 多尺 度 上了解 锂离子 电池 的 结 构，即实 现 从电 芯 水平（毫 米尺 度）到 电 极材料 颗粒水平（纳米尺 度）的三维 结构表征，非常具有挑战。在此技术 文件 中，我 们 提 出了多尺 度 三 维 成像与 分析 的 工作流 程，可用于定 量 分析锂离子电池的结构-性 能 关 联 性。

对于材料和加工工业中广泛使用的纸制品、树脂产品、金属镀膜等，表面形貌和表面粗糙度测量在防止故障或质量控制中起重要作用。尤其，当多层薄膜出现不良产品时，需要确定是表面，界面或是层内哪个部位出现了问题。在大多数情况下，是进行切割以确定异常部位。但是，某些样品是不能进行切割的，无损检测就变得极为重要。纳米尺度3D光学干涉测量系统VS1800，可同时满足上述高精度的表面形貌测量及对多层膜的无损测量，在材料和加工工业中实现了广泛的应用。

In recent international collaboration, Idaho National Laboratory (INL) and Universitä t Erlangen (UE)have developed large MIR flow systems which are ideal for joint graduate student education and research. The benefitof the MIR technique is that it permits optical measurements to determine flow characteristics in complex passages andaround objects to be obtained without locating a disturbing transducer in the flow field and without distortion of theoptical paths. The MIR technique is not new itself others employed it earlier. The innovation of these MIR systems istheir large size relative to previous experiments, yielding improved spatial and temporal resolution. This report willdiscuss the benefits of the technique, characteristics of the systems and some examples of their applications to complexsituations. Typically their experiments have provided new fundamental understanding plus benchmark data forassessment and possible validation of computational thermal fluid dynamic codes.

Injection processing of composite materials most often includes infiltration of athermoset resin into a multi-scale porous fabric. Controlling the fluid flow within the multiscalefabric is essential for the quality of the final composite material, since the transport offluid between regions with different scales plays an important role in phenomena such as voidformation and filtration of particle doped resins.In this work, the transient flow behaviour in dual scale porous media is investigatedwith Micro Particle Image Velocimetry in order to enhance the knowledge and control of theprocessing of multi-scale composites so that their quality can be improved. Experiments showthat the fluid transport between the two scales can be controlled by the injection velocity.Validation of the measured velocity fields furthermore shows excellent agreement withtheory.

Dripping convective instabilities develop under a cold thermal boundary layerwhen the local Rayleigh number exceeds a critical value Rac (Howard, 1966). Their86 Interaction of two scales of thermal convection in viscous fluidsinteraction with a shear flow is studied experimentally in a cavity heated from onevertical wall and cooled from above. Rayleigh numbers range between 104 and 108, andPrandtl numbers are greater than 1000. Within this parameter range, a hot horizontaljet develops under the cold boundary. The instabilities dripping from the latter aretherefore sheared by the flow and remain trapped in the jet, following a helicoidalpath with axis parallel to the jet flow. For high jet velocities compared to the drippingvelocity, 2D steady rolls prevail, while for low jet velocities, a 3D structure is observed.A phase diagram and scaling laws for the flow characteristics are determined.

在岩浆岩中，将单晶微晶化以得到微量的固体样品进行同位素分析，可以从晶体(尤其是长石)中获得重要的成岩信息。由于可以在钻前充分评估样品区域的纹理背景，因此可以获得特殊的细节。在大块岩石尺度上进行分析时，这些信息是未知的或丢失的。在此，我们提出了一种综合的方法来*分析从矿物中提取的微量固体样品中纯化的铷和锶的钠含量。物理采样技术是基于计算机数控(CNC)钻样机（Micromill?),新设计的专门针对复杂增生的采样和增长结构。物理采样技术是基于计算机数控(CNC)钻样机（Micromill分别介绍了用于TIMS和MC-ICPMS分析的Sr和Rb分离的化学方法，并在微钻产生的样品尺寸较小的情况下评估了这些分析技术的性能。物理采样技术是基于计算机数控(CNC)钻样机Micromill机械取样、常规溶出和化学分离，再经TIMS分析，虽然费时，但仍是测定大多数地质材料中Sr同位素组成的最准确和最*的方法，其范围广泛，包括Sr浓度、Rb/Sr比值和基体类型。使用这些技术，可以实现长期的2 S.D.外部精度50ppm的负载尺寸小至3ng Sr。物理采样技术是基于计算机数控(CNC)钻样机Micromill我们用两个例子证明了这些技术的有效性。首先从 50 ka单一长石晶体Parinacota火山(智利)显示,87 Sr / 86锶同位素范围可达0.00006，微量的放射锶可以忽略不计。第二种是来自科罗拉多28.4Ma鱼峡谷凝灰岩，用于演示同位素稀释测量Rb和Sr含量计算87Rb/86Sr的效用，从而对87Sr/86Sr比值进行定年校正，以建立单晶或区域之间87Sr/86Sr的变化。我们证明了鱼峡谷凝灰岩中的黑云母晶体的sr同位素变化远远超过了分析误差，因此所涉及的晶体并不处于同位素平衡状态，不能用来建立等时年份。另一方面，我们同位素稀释测量的精度可以用来测量铷、锶。

根据川西卧龙地区林线位置岷江冷杉(Abies faxoniana)的年轮宽度资料, 分析了该地区树木年轮宽度与气候要素的关系, 并重建了该地区1850年以来夏季(6–8月份)温度的变化历史。结果表明: 川西卧龙地区在过去159年来的温度变化上, 最为明显的特征是20世纪40年代以来的显著变暖趋势, 而在20世纪40年代以前的温度明显偏低, 主要的低温时期在1850–1870年和1890–1930年。该温度序列的冷暖期与附近地区的冰芯、冰川进退资料, 以及对于夏季温度响应敏感的树轮年表都有着较好的对应关系, 这表明重建序列记录了可靠的区域尺度的温度信号。对重建温度序列的小波分析表明, 较为明显的有2–8年和10–16年的周期, 而这些周期可能与厄尔尼诺-南方涛动气候系统和太阳活动周期有一定的关系。

近年来，随着电动汽车和消费电子产品的高速发展，市场对电池的需求日益增长。锂离子电池由于它相比于其他商用可充电电池技术所具有的高能量以及高功率密度的性能优势而受到了极大的关注。为了进一步提高锂离子电池的性能以及安全性，从根本上了解电池材料的化学性质以及微观结构至关重要。

使用时间分辨三维颗粒轨迹测速术(tr-3-D-PTV)研究在密度流体中振荡的重质量摆的涡 shedding 拓扑结构。实验系列涉及八个不同的固体到流体质量比 m? 在[1.14,14.95]范围内，并对应雷诺数高达Re～O(104)。摆的振荡周期严重依赖于m?。幅度衰减和振荡频率之间的关系是非单调的，在m?≈2.50时有最佳阻尼效果。此外，实现了一种使用涡量幅值等值面的数字物体跟踪(DOT)方法来分析涡旋结构。对于各种质量比 m?，观察到类似的涡 shedding 拓扑结构。我们的观察结果表明，首先，在摆的尾迹中形成了一个涡环。不久之后，初始涡环分解成两个明显可区分的大小相似的结构。其中一个涡旋留在摆的圆形路径上，而另一个涡旋则分离、向下传播，并最终消散。第一个涡旋的 shedding 时间和其初始传播速度取决于 m? 和球形重物赋予的动量。研究结果还表明，在 Strouhal 数基础上的理论涡 shedding 时间尺度与实验确定的涡 shedding 频率有很好的一致性。

The pressure field within the near field periphery of a small scale rotor blade is investigated by means ofclassical statistical analysis techniques and proper orthogonal decomposition. The signatures are acquired usinga circular arc array of dynamic pressure transducers, centered on the rotor tip at a distance of 1.5 chordlengths and below the tip path plane. The rotor is set to collective pitch angles ranging from 0. to 12. andis operated at 35Hz and 25Hz rotor speeds under hover conditions. Each blade from this two bladed rotoris investigated independently in order to isolate pressure signal differences existing between the blades. Theresults show that while the average inter-blade signatures are relatively constant, the variance of the fluctuationspossess noticeably different amplitudes. Given the scale of the rotor, these differences are attributedto the surface roughness effects. A low-dimensional analysis reveals that the first few most energetic modesproduced by each blade are relatively consistent in shape and so concerns about differences between the signaturesproduced by each blade are contracted. Two important features about the near-field signatures arethen revealed. The first is a low frequency, low wave-number type oscillation and is observed in all microphonesignals positioned between the tip path plane and 75. below. The second signature however comprises a highfrequency, high wave-number signature that manifests itself at shallow angles relative to the tip path plane ofthe rotor. The latter of these is believed to be the associated with the radiating component of the pressure fieldproduced by interactions of the rotor blade with the tip-vortex. A low-dimensional reconstruction of the rawpressure signal illustrates how each of these signatures contribute independently to the original raw signal.

采用LaVision公司的粒子成像测速系统和喷雾几何参量测量系统。对单点贫燃烧直喷射器的喷射速度场和几何形态进行了测量。研究了空气旋流器角度和喷嘴端部位置对喷雾特性的影响。

微气象方法在陆地生态系统之上的微量气体通量测量中越来越重要。其能够在较长时间内测量较大尺度的平均气体通量，并具有较高的时间分辨率。应用最广泛的是涡动相关法(EC)，其典型可测定面积(或“通量足迹”)可达几公顷。但由于缺乏快速响应的气体分析仪和较低的信噪比，仍然局限于测定少数气体种类。此外，EC对小分子的大气成分如氧化亚氮的适用性往往受到高功率消耗的限制。涡流累积是另一种湍流交换测量系统的代表，在1990年Businger和Oncley提出了一种使用恒定流量涡流积累的“松弛”版本(松弛涡流积累，REA)。近年来，光腔衰荡光谱(CRDS)分析仪的发展为小分子大气组分的浓度测量提供便利，特别为通过REA技术测量气体流量开辟了机会。虽然通过慢响应分析仪进行气体分析相对容易，但开发一种精确、可靠且耐用的快速响应空气采样系统仍然是一种技术挑战。 为了可靠地估算区域一氧化二氮的排放，监测全区域的N2O通量具有重要意义，通常传统的EC和REA系统都可以提供这种类型的数据。然而，EC系统测定时初始成本高，能耗高，而且运输到偏远地区以及现场为系统供电相对困难。此外，为了使用EC系统测量陆地生态系统的温室气体通量，目前还没有快速响应气体分析仪可满足条件。然而，对于REA系统，光腔衰荡光谱仪(例如Picarro G2508)可以同时用于分析水蒸气、甲烷、二氧化碳和一氧化二氮。本文提出了一个新的REA系统。该系统能可靠地测量多季节变化下的区域CO2、N2O、CH4和水汽的通量，并对其在2018和2020年季节变化下的测定性能进行了评估。

采用LaVision公司DaVis7.2版DIC分析软件包，对Zr50Cu40Al10块体金属玻璃材料的扫描电镜图片进行分析，获得了形变，应变和残余应力的信息。

在一定的层错能范围内，形变孪生在面心立方结构金属和合金中是常见的。基于实验观察和模拟，研究者对位错-孪晶和孪晶-孪晶间的相互作用进行了大量深入系统的研究，并观察到孪晶-孪晶相互用作诱导的微结构转变，如二次孪晶、层错、固态非晶化和α'-马氏体相变等，其可有效松弛局部应力集中和容纳应变，进而显著影响材料的宏观力学性能。事实上，研究者在孪晶-孪晶相互用作诱导的微结构转变方面已开展了深入系统的研究，并聚焦于位错反应，阐明了微结构转变机制。

本文展示了纳米傅立叶红外光谱技术（nano-FTIR）的可行性和实验结果。nano-FTIR是将散射型近场光学显微镜与宽带红外激光光源整合获得的。测试结果显示nano-FTIR可以对有机材料获得20nm空间分辨率的红外吸收光谱，实际测量样品体积只相当于10-20L，理论上讲，nano-FTIR吸收光谱与传统FTIR吸收光谱吻合度高，而实验中对PMMA样品的测试也证明了这一点。因此nano-FTIR可以利用标准分子震荡红外数据库来对小量需要高空间分辨率的有机材料进行化学鉴定。本文中以对PMMA样品中的PDMS纳米尺寸污染的鉴定作为例证。

Aims• To develop a method to measure stressthrough coatings and layers• Site specific analysis in sub micron areas,e.g. in grains with different orientations

介绍一篇中国石油大学(华东)卢双舫老师团队在19年7月发表在Energy&Fuels上的文章：砂砾岩全尺度孔径分布和可动油分布研究。文章针对砂砾岩这种非均质性较强、孔喉结构复杂、孔径分布较广的特殊岩石，提出了一种结合低温氮气吸附和核磁共振的孔径分布的全尺度表征方法，分析了砂砾岩孔隙和可动油的分布特征及影响因素。

Nanoscale Data Recording on an Organic Monolayer FilmWidely acknowledged as a critical technology in the development of information technology, nanometer-scale data recording has been thoroughly explored....(请下载全文欣赏)

压力传感器 MENS 是由微加工技术制备, 特征结构在微米尺度 1um~0.1mm 范围 ，集成有微传感器, 微致动器, 微电子信号处理与控制电路等部件的微型系统. 80%以上的 MENS 采用硅微工艺进行制作, 并且需要在特定压力之下快速进行不同温度点的性能测试. 上海伯东美国 inTEST 热流仪搭配压力机作为一种常用温度测试手段, 广泛应用于 MENS 性能测试.