Ne原子的1s光电离及其Auger衰变过程的理论研究

利用基于多组态Dirac-Fock理论方法的研究原子结构和性质的程序GRASP92和RATIP以及最新发展的研究光电离和辐射复合过程的程序RERR06,研究了光子能量为947.9 eV时Ne原子的1s光电子谱及其相应的Auger衰变过程.所得结果与其他的理论结果和实验结果符合得很好.通过分析光电离伴随态Ne⁺1s^-12p^-1（^1,3Ｐ）3p的Auger衰变过程可知：3p旁观的Auger跃迁是主要的衰变机制,Ne⁺1s^-12p^-1（¹Ｐ）3p的Auger强度整体上大于Ne⁺1s^-12p^-1（³Ｐ）3p的Auger强度.同时,也预言了光电离伴随态Ne⁺1s^-12p^-1（^1,3Ｐ）3p产生的Ne⁺,Ne²⁺和Ne³⁺末电离态离子的相对丰度分别为0.02,0.58和0.41. 关键词： 光电离 Auger衰变 多组态Dirac-Fock方法     

Eu掺杂TbMnO3多晶材料的介电性质

采用固相反应法制备了Tb_0.8Eu_0.2MnO₃多晶材料.对样品的X射线衍射（XRD）分析表明Eu³⁺固溶于TbMnO₃中.测量了样品在低温(100 K ≤T≤ 300 K)和低频下(200 Hz≤f≤100 kHz)的复介电性质.在此温度区间内发现了两个介电弛豫峰.经分析认为低温峰（T≈170 K）起源于局域载流子漂移引起的偶极子极化效应,而高温峰（T≈290 K）则是由离子电导产生的边界和界面层的电容效应引起的.电阻率的测量显示在低温下（T≈230 K）存在明显的导电机制转变. 关键词： 多铁性材料 掺杂 介电性质     

Cu1-xHxZr2(PO4)3中Cu2+的EPR谱和局域结构研究

本文采用Cu²⁺斜方对称电子顺磁共振（EPR）参量的高阶微扰公式计算了晶体Cu_1-xH_xZr₂（PO₄）₃中Cu²⁺的EPR参量（g因子和超精细结构常数A因子）．计算结果表明，晶体Cu_1-xH_xZr₂（PO₄）₃中[CuO₆]^10-基团的Cu-O键长分别为R_||≈0.241 nm，R_⊥≈0.215 nm，平面键角τ≈80.1°；由于对称性降低，中心金属离子基态²A_1g（θ）和²A_1g（ε）有一定程度混合，混合系数α≈0.995．所得EPR谱图的理论计算值与实验数据符合得很好．     

滑移边界对二维Rayleigh-Bénard热对流流态和传热特性的影响

采用并行直接数值模拟（PDM-DNS）计算无滑移和滑移边界二维Rayleigh-Bénard热对流.与无滑移边界形成的随机羽流运动的湍流热对流不同,滑移边界热对流最终形成湍流特征消失,且温度仅分布于四壁的一个大尺度环流的流动形态.平均场近底板的温度分布特性,无滑移边界逐渐变化而滑移边界出现过冲现象.宽高比Γ=1时,Nusselt数（Nu）随Rayleigh数（Ra）的变化具有相同标度指数,Nu~Ra^0.3.滑移边界热对流具有传热增强作用.滑移边界热对流Nu随Γ变化明显,并分为两个阶段,在Γ=0.5时出现Nu_max≈250,是无滑移边界热流Nu的5倍.     

微通道内椭球颗粒惯性聚焦行为数值研究

基于浸没边界-格子Boltzmann方法，对方形截面微通道内椭球颗粒的惯性迁移与旋转动力学行为进行数值研究，发现微通道内椭球颗粒的惯性迁移存在两种主要的运动状态：①翻转状态，即椭球颗粒前进过程中长轴始终在中心对称平面内；②滚动状态，即椭球颗粒前进过程中长轴始终垂直于中心对称平面.研究表明：在低Re数（Re=10）下颗粒以两种状态随流体迁移至平衡位置；在较大Re数（50≤Re≤200）下最终均以翻转状态随流体迁移，随Re数增加，平衡位置先逼近壁面后远离壁面.通过对不同运动状态下椭球颗粒周围的微观流场进行分析，提示该微观流动在颗粒惯性聚焦行为特征中有重要影响，并从流体和颗粒的惯性角度对颗粒不同运动状态的转换机理给出解释.     

AlAs相变及热动力学性质的第一性原理研究

利用基于密度泛函理论的全势能线性糕模轨函法研究了闪锌矿（B3）,NiAs（B8）和岩盐（B1）结构的AlAs的相变、结构性质以及热动力学性质.对B3-B8和B3-B1结构的能量体积曲线做公切线,得到了B3→B8相变压力为5.44 GPa,并预测到B3→B1相变压力为6.46 GPa.同时计算了高压下B8相的结构性质,结果显示当V/V₀≈0.7—1.05时,c/a基本保持恒定（仅有约 0.2%的波动）;当V/V₀≈0.4—0.7,c/a随着V/V₀的减小而近似线性地增大.通过状态方程拟合,得到了AlAs的相对体积V/V₀与压强P的函数关系,B8相的状态方程与实验结果符合很好.最后利用准谐德拜模型得到了AlAs的体弹模量B随压力P的变化关系以及不同压强下热容C_V与温度T的关系. 关键词： 相变 热力学性质 第一性原理     

室内可吸入颗粒物运动特性的格子 Boltzmann方法模拟

为探究室内可吸入颗粒物的运动特性,使用格子Boltzmann方法,在颗粒物运动概率模型的基础上考虑布朗力对颗粒物的作用,利用改良的LB-CA（Lattice Boltzmann-cellular automata）模型,模拟了Re数分别为400、1 000和2 000时粒径为0.01 μm、0.1 μm和1 μm的颗粒物在上送上回和上送侧回两种回风形式中的运动特性.结果显示：颗粒物的空间分布范围随着Re数的增大而增大,小粒径的颗粒物受到气流湍动和扩散作用的影响更明显;颗粒物的均方位移（mean square displacement,MSD）与Re数、颗粒物粒径的大小成反比,而同样的Re数下,颗粒物在上送侧回的回风形式中其MSD较大.总体上看上送侧回的回风形式具有较低的悬浮颗粒数和更高的室内空气品质.     

H2（V=3）+H2（He）碰撞中的转动能量转移

激发态Na₂与H₂碰撞,使H₂（V=3,J=3）得到布居,在H₂和He总气压为800 Pa及温度为700 K的条件下,利用相干反斯托克斯拉曼散射（CARS）光谱技术研究了H₂（3,3）与H₂（He）间转动能量转移过程.改变CARS激光束与激发Na₂的激光之间的延迟时间,测量He不同摩尔配比时H₂（3,J）态CARS谱强度的时间演化,得到H₂（3,3）的总弛豫速率系数分别为k_3,3^H₂=（21士5）×10^-3cm³·s^-1和k_3,3^H_e=（5.6士1.6）×10^-13cm³·s^-1.测量H₂（3,J）各转动态的相对CARS谱强度,由速率方程分析,得到H₂（3,3）+H₂→H₂（3,J）+H₂中,对于J=2,4,转移速率系数分别为（11±4）×10^-13cm³·s^-1和（8.2±3.1）×10^-13cm³·s_<sup>-1.在H₂（3,3）+He→H₂（3,J）+He中,对于J=2,4,转移速率系数分别为（3.1±1.2）×10^-13cm³·s^-1和（2.1士0.7）×10¹³cm³·s^-1.对于H₂（3,3）,单量子弛豫|△J|=1约占该态总弛豫率的90%.     

超临界水中硫酸钠结晶动力学的分子动力学模拟

在超临界水反应器中，硫酸钠是易造成堵塞的一种常见无机盐，研究其结晶动力学对于防盐沉积反应器的设计具有重要意义.本文采用LAMMPS分子动力学模拟软件研究硫酸钠在超临界水中的微观结晶过程，其中水分子采用SPC/E模型，离子-离子、离子-水分子相互作用采用Coulumb和Lennard-Jones联合势能函数.结果表明：水对离子的静电屏蔽作用随温度升高而增强、随密度减小而减弱；增大超临界水的温度和密度有利于离子扩散，进而促进离子相互碰撞、成核；在模拟的超临界水参数范围内，其成核速率的数量级为10²⁹cm^-3·s^-1，生长速率为(19.8~25.8) m·s^-1.     

非均匀交错网格上的Temam方法及驱动方腔流动的数值模拟

给出一种有效求解多重尺度问题的计算方法,把作者在交错网格上的修正Temam格式^[5]推广到非均匀交错网格,网格分布是根据边界层厚度由无奇异连续坐标变换来实现,以保证计算精度,连续方程约束用压力修正投影法来实现.所导致的非均匀网格上的Poisson方程用FISHPACK中的广义循环约减法程序求解。对驱动方腔流动进行了数值模拟,给出了Re数为100,400,1000,5000的定常结果.这些结果定量上与文献中的结果一致,在Re数较大时分辨出三级涡,但计算效率有显著提高。     

表面绝缘混合平面丝阵Z箍缩激光阴影图像诊断

基于脉冲半高全宽约为9 ns、波长为532 nm的Nd:YAG激光器,采用条纹相机和商用数码相机两种记录设备,建立了时间分辨和时间积分两种模式的激光阴影图像诊断系统,在"强光一号"装置上对表面绝缘混合平面丝阵Z箍缩等离子体开展了实验研究.实验结果表明:在融蚀过程中表面绝缘金属丝冕等离子体发展较普通金属丝慢,在t=44ns到t=56ns之间,其平均膨胀速度分别为1.1×104m·s-1和1.7×104m·s-1;在等离子体滞止前10 ns的快速聚爆过程中,表面绝缘金属丝和普通金属丝两侧的平均聚爆速度分别为5.5×105m·s-1和9.3×105m·s-1,表面绝缘一侧等离子体滞止时间小于普通金属丝一侧,分别为5.9 ns和9.5 ns;等离子体碰撞分界线偏向于表面绝缘一侧,滞止时形成的磁流体不稳定性结构类似.     

Boron diffusion in bcc-Fe studied by first-principles calculations

The diffusion mechanism of boron in bcc-Fe has been studied by first-principles calculations. The diffusion coefficients of the interstitial mechanism, the B–monovacancy complex mechanism, and the B–divacancy complex mechanism have been calculated. The calculated diffusion coefficient of the interstitial mechanism is D_0= 1.05 ×10~(-7)exp(-0.75 e V/k T) m~2· s~(-1), while the diffusion coefficients of the B–monovacancy and the B–divacancy complex mechanisms are D_1= 1.22 × 10~(-6)f1exp(-2.27 e V/k T) m~2· s~(-1)and D_2≈ 8.36 × 10~(-6)exp(-4.81 e V/k T) m~2· s~(-1), respectively. The results indicate that the dominant diffusion mechanism in bcc-Fe is the interstitial mechanism through an octahedral interstitial site instead of the complex mechanism. The calculated diffusion coefficient is in accordance with the reported experiment results measured in Fe–3%Si–B alloy(bcc structure). Since the non-equilibrium segregation of boron is based on the diffusion of the complexes as suggested by the theory, our calculation reasonably explains why the non-equilibrium segregation of boron is not observed in bcc-Fe in experiments.     

Fabrication and characterization of the normally-off N-channel lateral 4H–SiC metal–oxide–semiconductor field-effect transistors

In this paper, the normally-off N-channel lateral 4H–Si C metal–oxide–semiconductor field-effect transistors(MOSFFETs) have been fabricated and characterized. A sandwich-(nitridation–oxidation–nitridation) type process was used to grow the gate dielectric film to obtain high channel mobility. The interface properties of 4H–Si C/SiO_2 were examined by the measurement of HF I–V, G–V, and C–V over a range of frequencies. The ideal C–V curve with little hysteresis and the frequency dispersion were observed. As a result, the interface state density near the conduction band edge of 4H–Si C was reduced to 2 × 10~(11) e V~(-1)·cm~(-2), the breakdown field of the grown oxides was about 9.8 MV/cm, the median peak fieldeffect mobility is about 32.5 cm~2·V~(-1)·s~(-1), and the maximum peak field-effect mobility of 38 cm~2·V~(-1)·s~(-1) was achieved in fabricated lateral 4H–Si C MOSFFETs.     

星载激光多普勒测风雷达鉴频系统仿真(I):基于Fizeau干涉仪的Mie通道大气风速反演研究

研究了星载激光多普勒测风雷达系统结构,构建了基于Fizeau干涉仪的鉴频仿真系统,仿真研究了Mie通道风速反演算法,并利用无线电探空数据集仿真结果统计分析了Mie通道大气水平视线(HLOS)风速反演误差.仿真和统计结果表明,基于Fizeau干涉仪的Mie通道可反演低对流层大气风速;低对流层HLOS风速误差和标准差分别小于1 m·s-1和2 m·s-1;气溶胶和云的分布影响星载激光多普勒雷达测风误差,可使风速最大偏差增大一倍.     

Effects of Prandtl number in two-dimensional turbulent convection

We report a numerical study of the Prandtl-number(Pr) effects in two-dimensional turbulent Rayleigh-Benard convection.The simulations were conducted in a square box over the Pr range from 0.25 to 100 and over the Rayleigh number(Ra) range from 107 to 1010.We find that both the strength and the stability of the large-scale flow decrease with the increasing of Pr,and the flow pattern becomes plume-dominated at high Pr.The evolution in flow pattern is quantified by the Reynolds number(Re),with the Ra and the Pr scaling exponents varying from 0.54 to 0.67 and-0.87 to-0.93,respectively.It is further found that the non-dimensional heat flux at small Ra diverges strongly for different Pr,but their difference becomes marginal as Ra increases.For the thermal boundary layer,the spatially averaged thicknesses for all the Pr numbers can be described by δ_θ～Ra~(-0.30) approximately,but the local values vary a lot for different Pr,which become more uniform with Pr increasing.     

Multiple solutions and hysteresis in the flows driven by surface with antisymmetric velocity profile

Multiple steady solutions and hysteresis phenomenon in the square cavity flows driven by the surface with antisymmetric velocity profile are investigated by numerical simulation and bifurcation analysis.A high order spectral element method with the matrix-free pseudo-arclength technique is used for the steady-state solution and numerical continuation.The complex flow patterns beyond the symmetry-breaking at Re■320 are presented by a bifurcation diagram for Re 2500.The results of stable symmetric and asymmetric solutions are consistent with those reported in literature,and a new unstable asymmetric branch is obtained besides the stable branches.A novel hysteresis phenomenon is observed in the range of2208 Re 2262,where two pairs of stable and two pairs of unstable asymmetric steady solutions beyond the stable symmetric state coexist.The vortices near the sidewall appear when the Reynolds number increases,which correspond to the bifurcation of topology structure,but not the bifurcation of Navier-Stokes equations.The hysteresis is proposed to be the result of the combined mechanisms of the competition and coalescence of secondary vortices.     

Mach-Zehnder干涉仪条纹成像多普勒激光雷达风速反演及视场展宽技术

相对于传统多普勒鉴频器Fabry-Perot干涉仪, Mach-Zehnder干涉仪(MZI)具有透过率高、直线条纹易于探测、可进行视场展宽等优点. 本文设计了基于条纹成像MZI的非相干多普勒测风激光雷达系统, 构建了风速反演的数学模型, 利用MZI视场展宽技术优化了激光雷达系统的性能. 数值仿真实现了MZI鉴频系统干涉条纹图样的理想输出, 采用SineSqr函数拟合法获取了高精度的多普勒频移前后干涉条纹的移动距离, 并通过视场补偿减小了入射角对MZI光程差的影响, 从而实现视场展宽. 结果表明: 采用SineSqr函数拟合法可获得在±100 m·s^-1的径向风速范围内<0.45 m·s^-1的风速误差, 克服了条纹重心法反演风速不稳定性的缺点; 视场展宽技术在不降低鉴频性能的情况下, 能最大补偿1°的视场角. MZI条纹成像多普勒激光雷达应用技术的探讨将为中高层大气风速激光雷达测量系统的实际开发奠定良好的基础. 关键词： 激光雷达 条纹成像Mach-Zehnder干涉仪 风速反演 视场补偿     

通道中串列旋转圆柱的格子Boltzmann-虚拟区域方法的模拟

通过结合格子Boltzmann方法(LBM)和虚拟区域(Fictitiou sDomain)思想,建立格子Boltzmann-虚拟区域(LB-DF/FD)方法.采用两套网格系统,欧拉网格用于流体,拉格朗日网格用于固体.原有的LBM在计算运动固体的受力方面存在数据振荡,LB-DF/FD方法改进了此缺陷.为验证该方法,模拟圆柱绕流、圆形颗粒在无限长通道中平动及在无限大流场中转动三种情况,结果与其他数值解及理论解符合得很好.利用该方法模拟低雷诺数下通道中串列旋转圆柱周围的流场,分析圆柱间距(g)及雷诺数(Re)对流场结构的影响.给出Re=0.001,0.1和10下,0.2≤g≤8.0的流线结构、圆柱升力、阻力以及力矩等数值结果.结果表明,g对流场的结构及圆柱的受力有显著影响,Re对圆柱阻力及Stokes单元数目的影响较大.     

双绞铝丝纳秒电爆炸实验研究

在快前沿放电装置(约2 k A,12 ns)上对四种绞合波长(λt=0.37,0.5,0.75,1.0 mm)的双绞铝丝开展了纳秒电爆炸实验研究.实验结果表明,特定绞合波长会对能量沉积、膨胀过程、光辐射产生显著影响,当绞合波长为0.5 mm时,能量沉积为原子化焓的3.2倍,而其他三种绞合波长能量沉积变化不大,约为原子化焓的1.8倍;绞合波长为0.5 mm时膨胀速度达3.8×103m/s,光辐射相对强度也最高,在膨胀过程中较好地保持了初始结构,在t=246ns时,形成了密度约为1019cm-3,直径约为1.6 mm的中性原子柱,并且在表面形成了波长约为0.5 mm,幅值约为0.3 mm的周期性结构.