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中南大学学报（英文版）
中南大学学报（英文版）

黄伯云

月刊

2095-2899

zngdxb@mail.csu.edu.cn

0731-88879765

410083

湖南省长沙市中南大学内

中南大学学报（英文版）/Journal Journal of Central South UniversityCSCDCSTPCD北大核心EISCI
查看更多>>《Journal Central South University of Technology》（即《中南大学学报（英文版）》ISSN 1005-9784,CN43-1231/TD）是国家教育部主管、中南大学主办的以材料、选矿、冶金、化学化工、机电、信息、地质、采矿、土木等专业学科为主的科技期,1994年创刊,双月刊。自2007年第1期起与世界著名德国科技出版集团施普林格(Springer-Verlag)联合出版。本刊已被《科学引文索引》（SCI-E）；《EI Compendex》(即EI核心版)；《化学文摘》；《金属文摘》；《铝工业文摘》等知名检索刊物收录：
正式出版
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    含微小颗粒的非牛顿生物Sutterby流体在感应磁场旋转圆盘上的流动性

    M.B.ARAINA.ZEESHANM.M.BHATTIMohammed Sh.ALHODALY...
    2599-2615页
    查看更多>>摘要：本研究的主要目标是研究含有微小颗粒的非牛顿Sutterby流体的流动性,以及微生物回旋运动引起感应磁场的影响.流动设置在一对圆盘之间,圆盘间充满了含有微小颗粒和趋旋微生物的Sutterby流体.在流动控制中考虑了Arrhenius动力学和热辐射的影响.利用相关的相似变换将所建立的数学模型修改为非线性常微分方程.为了计算非线性常微分方程的数值解,使用微分变换程序(DTM).对于非线性问题,积分变换技术执行难度大.因此,使用基于Taylor展开的微分变换方法以获得多项式解作为解析解.为了提高公式化数学建模的收敛性,将Padé近似与微分变换方法相结合.讨论了不同无量纲因子对速度、温度场、浓度分布和运动回旋微生物剖面的影响,用表格形式对两块板上的扭矩进行计算和显示.

    平行圆盘趋旋微生物活化能广义磁雷诺数微分变换解

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    对流水平板上二次混合的三重扩散纳米流体的流体力学和流体磁学对比分析

    KHALID Abdulkhaliq M-alharbiHINA GulMUHAMMAD RamzanSEIFEDINE Kadry...
    2616-2626页
    查看更多>>摘要：当两种不同密度和扩散速率的纳米流体混合时,会发生三重扩散和对流现象.本文主要目的是比较对流水平板上二次混合的三重扩散纳米流体的流体力学和流体磁学.文中建立的模型其他新特征考虑了可变导热系数和非线性热辐射热通量.该问题由一组方程组成,借助MATLAB bvp4c包进行求解.为了使参数与相关剖面的影响可视化,给出了图形说明,并利用图表来评估关键参数变化是如何影响相关场及其相应的物理量.通过对盐1和盐2的Dufour参数的多次估计,可以推断出流体流速的波动.验证了流体动力流相对于流体磁流的优势.此外,还将特定情景下已发表的结果与当前研究结果进行了比较.

    三重扩散纳米流体二次混合对流可变导热系数非线性热辐射

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    随Zeta电位变化的微通道中Casson流体电渗流的解析解

    A.SRIVALLYM.REZA
    2627-2641页
    查看更多>>摘要：本文提出了Casson流体在非均匀带电微通道中电渗透流动的解析解.目标是确定微通道剪切和非剪切区域速度和体积流量的解析表达,并描述这些区域的压力和温度分布.利用渐近逼近法将Casson流体流动的控制方程简化为无量纲形式,然后对其进行解析求解.使用余弦函数解析表达了剪切和非剪切区域的速度和体积流量.用图形表示了剪切和非剪切区域的压力、速度、流量和温度分布.结果表明,由于压力梯度和体积流量与其他参数的响应相反,随着压力梯度的上升,体积流量发生变化.此外,图示了壁形振幅和焦耳加热下的温度分布.本文结果对使用Casson流体微流控装置的各种应用中的设计和优化具有重要意义.

    Casson流体电渗电双层剪切区域非剪切区域

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    具有幂律纳米流体流动的导管内辐射热传递的计算评估

    Sohail REHMANSyed Inayat Ali SHAHHASHIMSana Ben MOUSSA...
    2642-2656页
    查看更多>>摘要：利用因热源作用而收缩和膨胀的导管研究一阶化学反应和热辐射对幂律Carreau流体热质传输的影响.考虑了以热辐射形式产生热量的流体流动的体积热源和非线性热辐射.采用基于射击简单算法的RK-4方法对径向模式下的质量、动量、能量和物种浓度等基本守恒方程进行了重构和数值求解.考虑粒子的布朗性和热泳性,纳米粒子存在的模型是现象模型.将动量方程与扩展Jaffrey-Hamel问题的Carreau模型组合在一起.不同幂律指数对流体摩擦传热、传热量和传质的影响主要表现在流变性能上,说明剪切增稠型流体比剪切减薄型流体更有效.热传输率在热源处最大,在幂指数最大化时最小.这些研究可能有助于开发一种物理上合理的方法,用于系统化评估收缩/扩张通道中的流体流动和能量使用.

    热传导热辐射发热Jaffrey-Hamel流幂律Carreau流体数值结果

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    不同渗透压作用下砂岩卸围压破坏过程中裂纹扩展行为研究

    张登王在泉张黎明王肖珊...
    2657-2670页
    查看更多>>摘要：地下工程开挖卸荷会导致岩体的水-力耦合作用增强,加速岩体内部裂隙的萌生和扩展,威胁工程安全.开展不同渗透压力作用下砂岩的常规三轴加荷和卸围压试验,明确砂岩裂纹应变扩展速率与应力路径和渗透压之间的内在联系.研究结果表明,围压增大,砂岩的特征应力增大,损伤应力和峰值应力对应的裂纹应变扩展速率减小,表明围压能够抑制裂纹应变的扩展.相反,随渗透压增加,砂岩的特征应力减小,而损伤应力和峰值应力对应的裂纹应变扩展速率会增大.表明渗透压会促进裂纹应变的扩展.围压相同,在渗透压和卸围压的共同作用下,砂岩峰值应力对应的裂纹应变扩展速率和脆性指数最大,其次是卸围压路径,加荷路径最小.通过量化围压和孔隙水压力对砂岩力学参数的影响权重,发现围压与峰值强度、轴向应变、环向应变、裂纹轴向应变和裂纹环向应变之间呈极显著相关.而孔隙水压力与裂纹轴向应变扩展速率、裂纹环向应变扩展速率也呈极显著相关.

    卸围压水-力耦合特征应力裂纹应变扩展速率

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    基于速率状态摩擦定律的地震震级计算

    杨横涛白冰林杭
    2671-2685页
    查看更多>>摘要：在研究与地震相关活动的过程中,例如:页岩气开采,EGS系统等,数值模拟是一种常用的研究手段.在目前的数值模拟中,往往通过人为设置某个变量(例如滑动速度)的临界值来判断单元是否失稳,并以此为基础计算地震震级.这有很强的主观随意性,附加的人为因素可能对计算结果产生较大影响,导致结果不准确.本文基于速率状态摩擦定律,提出了求解地震震级的新方法.首先,对滑动面上的每个单元进行阶段划分.然后,对处于同震阶段的所有单元在时间和空间上进行聚类.最后,根据聚类标签,计算累计滑移-断层位置图中对应区域的面积和,即可得到某事件的地震矩,进而得到震级.本方法从摩擦定律本身出发,选择合适的判断标准对单元滑动过程进行阶段划分,并通过聚类得到震级,减少了人为主观性对结果的影响.随后,通过一个垂直的二维光滑断层的案例分析对该方法进行验证,结果证明该方法是合理的.另外,总结和讨论了目前几种判断地震的方法,重点分析了临界功率密度在应用过程中存在的问题.

    数值模拟地震震级阶段划分事件聚类临界准则

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    不同抵抗线下地应力对漏斗爆破破碎的影响

    邱贤阳沈文博张宗国陈辉...
    2686-2700页
    查看更多>>摘要：地下深井开采中,高地应力对岩石爆破破碎有重要影响,然而高应力条件下岩石爆破破岩的机理尚不清楚.本文采用模型实验和理论分析方法,研究地应力对漏斗爆破破碎的影响机制.首先采用混凝土试块开展围压加载下漏斗爆破试验,研究不同抵抗线下漏斗爆破破碎特征;然后建立了考虑炮孔壁应力集中的三维理论模型,进一步研究了地应力作用下漏斗爆破破裂机理.实验和理论结果表明:1)抵抗线较长时(超过6 cm),爆破漏斗体积随着加载围压的增加而减小;2)加载围压对爆破破碎程度的影响随着抵抗线减小(小于5 cm)由抑制作用转为促进作用;3)在高应力加载方向上的径向压裂受到抑制,反射拉伸压裂受到促进;反之,在低应力加载方向上的反射拉伸压受到抑制,而径向压裂受到促进.减小漏斗爆破抵抗线长度和增加孔间距是利用地应力促进岩石爆破破碎的最佳途径.

    漏斗爆破地应力爆破破碎抵抗线

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    冻融焦煤力学行为特征及微观结构响应规律试验研究

    马宏发宋彦琦郑俊杰邵志鑫...
    2701-2725页
    查看更多>>摘要：为深入研究煤岩在冻融与载荷作用下的力学行为特征和细观结构响应规律,开展了冻融焦煤单轴压缩试验,试验全程采用声发射和DIC系统监测,采用扫描电镜及显微镜观测了不同冻融次数焦煤细观结构及断裂面形貌.结果表明,随着冻融次数增加,煤样质量持续增长,孔隙裂隙结构显著发育,单轴抗压强度及弹性模量逐渐降低.冻融次数增加,压缩煤样声发射活动逐渐增强,且压密阶段AE事件分布密度及强度显著增加;煤样压缩全程内部拉伸微裂纹占比较大(除冻融30次外);声发射b呈"V"型变化,揭示冻融焦煤裂纹扩展速度先增后减,加载过程中b值平稳降低特征逐渐显著,微裂纹尺度不断增大.冻融次数增加,压缩煤样耗散能占比逐渐增大,弹性能占比对应减少;冻融0～20次煤样多呈劈裂拉伸破坏,冻融30次后转为剪切破坏,煤样破坏时最大主应变由17.42%降至4.65%,断面形貌由粗糙逐渐趋于光滑.建立了冻融及单轴载荷作用下冻融焦煤单轴压缩损伤本构模型,所得理论曲线与试验结果吻合度较高.研究发现,自由水冻结造成孔隙裂隙空间扩展延伸、不断强化的水岩作用以及矿物颗粒间的相互作用是造成焦煤冻融损伤的主因.

    焦煤冻融循环声发射微观结构力学行为损伤本构模型损伤破坏机制

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    弹性波传播对列车撞击动力学特性影响研究

    李佳霖龚晓波于尧高广军...
    2726-2739页
    查看更多>>摘要：在列车撞击动力学中,简化的刚体模型被广泛应用于研究列车耐撞性,以及进一步优化列车在冲击载荷下的能量分布.然而忽略弹性波传播对列车耐撞性能的影响尚不清楚.为了解决这一问题,本文建立了简化的一维弹性车体模型,并研究了弹性波传播对列车能量耗散以及动力学特性的影响.基于经典的弹性波传播理论,提出了一种密度及弹性模量缩比准则,使一维弹性车体的运动特性与其横截面积无关.讨论了弹性波传播速度对不同冲击速度下三节编组列车在冲击工况下的能量吸收、弹性能储存以及车体最终的等效平衡速度的影响.研究发现,当弹性波的传播速度约为3500 m/s时,一维弹性车体与实际列车模型的一致性最好.在初始冲击速度为10、15和20 m/s时,简化的一维弹性模型吸能量与实际列车模型相比误差仅为2.56%、1.84%和1.45%,而简化的刚性模型能量吸收量比实际列车模型高10.7%、12.4%和14.8%,刚性模型显著高估了列车的能量吸收量.我们的研究结果可以促进列车在碰撞条件下的耐撞性设计和优化.

    列车碰撞弹性波传播简化模型能量吸收

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    高速铁路有砟轨道结构振动带隙特性及其对振动传递的影响

    赵才友耿明婧汪叶舟惠庆敏...
    2740-2756页
    查看更多>>摘要：为探究三维周期轨道结构中弹性波的传播规律,实现对轨道结构振动噪声的合理调控,本文根据周期结构理论,以Timshenko梁、Mindlin板梁波动理论为基础,采用三维平面波展开法,建立包含道砟在内的三维周期轨道结构模型,并依据波叠加法进行力锤敲击实验验证模型的正确性.利用该模型对轨道结构进行弹性波模态和参数分析.本文提出的广义平面波解析法与波叠加试验方法得到的结果基本吻合,该试验方法对三维周期轨道频散特性研究具有较好的适应性.结果表明:提高道砟剪切刚度会增强结构在带隙频段内的衰减能力,剪切刚度从0.05 MN/mm增加到0.09 MN/mm,带隙宽度减小率从0.06 Hz/MN增加到0.21 Hz/MN;振动衰减频段宽度在道砟参振质量为500 kg时对振动的衰减最多.当负载激励频率在频率间隙带内但接近通带时,出现异常多普勒效应.高速铁路有砟轨道低频带隙对高速列车的衰减能力要高于对低速列车的衰减能力,高频段带隙对高速列车的衰减能力要低于对低速列车的衰减能力.

    周期轨道结构波叠加法带隙特性道砟结构参数多普勒效应

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