氢气发动机气缸注水燃烧的数值模拟

为研究氢气发动机采用进气冲程注水（water injection,WI）的方法对发动机工况的影响,文章采用数值模拟的方法,运用AVL-FIRE软件模拟了嘉陵JH-600发动机使用氢气燃料的燃烧工况,并模拟计算了气缸内部温度、压强、NO排放量等各项参数.分4次进行,分别计算了注水量（水和氢气燃料的质量比）为0,5%,10%和15%时发动机的单缸燃烧参数.计算结果表明,将注水比率设定在5%~10%,能够在提高氢气发动机能量效率的同时有效地维持发动机稳定运行.      

闭壳层金掺杂钛氧团簇阴离子解离氢分子研究（英文）

在气相条件下,研究金掺杂氧化物团簇与氢气分子的反应,可以从分子水平上理解加氢反应中金催化剂的作用.本文利用飞行时间质谱实验研究了闭壳层金掺杂钛氧化物团簇阴离子AuTi_3O_8和AuTi_3O_7活化解离氢气分子的反应.密度泛函理论计算结果表明,在AuTi_3O_8阴离子与氢气分子反应中,氢气活化是在过氧单元与金原子协同作用下实现的,这不同于此前普遍认为的晶格氧与金原子共同活化氢气分子机理.前线轨道分析进一步表明了过氧物种可以降低氢气解离过程中的能垒,这与凝聚相中的相关实验现象一致.     

柴油机加氢降低多环芳烃的数值研究

为实现柴油机节能减排目标,结合燃料热解方法向柴油机中加入微量氢气是一种新思路.本文以数值研究方法,基于简化的包含多环芳烃生成的正庚烷氧化反应机理,通过三维CFD模拟方法研究了不同微量氢气添加量下柴油机燃烧室内的温度、压力曲线,以及典型多环芳烃生成曲线.计算研究结果表明,加入适当的微量氢气明显改善了柴油机燃烧室内的燃烧特性,并且可以使多环芳烃排放水平在一定数量级程度上得到减少.     

La内嵌 graphene/MoS2层的储氢性能研究

运用密度泛函理论研究了La内嵌graphene/MoS₂层的储氢性能.由于La的内嵌graphene/MoS₂异质结的层间距被拉大.详细研究了氢气分子在La内嵌的graphene/MoS₂结构上的吸附行为.结果表明,一个La原子最多可以吸附六个氢气分子,采用GGA/PBE泛函计算得到氢气分子的平均吸附能为0.198 eV.合适的吸附能使得设计材料能够在温和条件下实现可逆存储.重要的是,La原子能够分散地内嵌在graphene/MoS₂异质结中,这将为氢气分子提供更多吸附位.研究表明理论上预测La内嵌graphene/MoS₂材料是一种潜在的储氢材料.     

高密度光盘径向倾斜对DPD循轨误差信号影响分析

根据高密度光盘参数 ,计算了聚焦光斑在光盘表面扫描过程中每个位置的光瞳光强分布 ,得到DPD(Differ entialPhaseDetection)循轨误差信号。考虑盘片的径向倾斜 ,在光瞳光强分布方程中引入盘片的径向倾斜角度参数 ,计算了高密度盘片产生径向倾斜时DPD循轨误差信号的变化 ,进而分析了盘片的径向倾斜引入的循轨伺服误差及其对循轨伺服的负面影响。结果表明 ,高密度盘片产生 0 .5°的径向倾斜相当于引入了 0 .0 12 μm的循轨误差     

弹头激波诱导燃烧特性的数值模拟

为了研究弹头激波诱导燃烧,基于有限体积的考虑化学反应的Navier-Stokes（N-S）方程,对预混氢气-空气化学恰当比时的燃烧流场进行了数值模拟.时间项基于2阶隐式LU-SGS格式,对流项基于Steger-Warming进行离散,化学反应源项采用对角化隐式处理.首先,研究了网格对燃烧爆轰流场结构的影响,并利用Lehr实验结果验证了计算方法的可靠性;其次,研究了弹头的飞行Mach数（Ma=4.18,5.11,6.46）、弹头直径（D=5,10,15 mm）对燃烧流场稳定性的影响.研究表明:计算网格对氢气-空气爆轰流场结构影响很大;弹头直径一定时,氢气-空气燃烧流场稳定性随着飞行Mach数的增大而增强;弹头飞行Mach数一定时,氢气-空气燃烧流场稳定性随着弹头直径减小而增强.      

临界流喷嘴喉部氢气等熵指数解析计算与进化回归方法

氢气作为最有希望的清洁可再生能源之一,已被广泛应用于航天、工业和燃料电池等领域.临界流喷嘴由于其测量过程不受下游扰动的影响,越来越多地被应用于氢气特别是高压氢气的流量测量.而作为真实气体的氢气在临界流喷嘴中的流动规律更加复杂,准确获得喷嘴喉部氢气的热力学参数对于氢气的精确测量至关重要.结合真实气体显式亥姆霍兹能量方程,利用熵焓关系分析并通过迭代获得了喷嘴喉部容积等熵指数这一基本流动参数.提出了最优化获取显式快速计算模型的回归算法,引入了进化算法思想,利用选择、交换和变异等方式寻找显著性和精度最优的种群个体.回归标准偏差为0.0089%,平均残差为0.0285%,最大残差为0.1781%.结果表明,所提出的算法能快速搜索满足显著性和精度要求的最优解,在提高回归方程质量的同时使方程项数达到最少,具有较好的抑制过拟合的能力.所提出的算法也可用于其他各类流体设备的不同介质流场特性参数模型的建立.     

严重事故下堆舱空间氢气分布特性数值模拟

利用计算流体力学软件CFX分析了零方程模型和k-ε模型对氢气分布的影响,并对船用堆在典型失水诱发的严重事故下堆舱空间内的氢气分布特性进行了数值模拟。结果表明：在氢气释放阶段内,用k-ε模型模拟堆舱空间内的氢气分布更为合理;严重事故下的气体喷放期间,堆舱空间内各点处的压力变化基本一致,空间内的温度不会持续升高,氢气在堆舱空间内建立了比较明显的浓度梯度,堆舱顶部区域和破口附近区域氢气浓度都较高;氢气喷放结束后,堆舱空间内的平均水蒸气浓度不足以维持蒸汽惰性环境,堆舱空间内存在氢气燃烧的可能。研究结果为开展船用堆的氢气风险研究提供了基础。     

高密度氩气的原子间相互作用与状态方程

本文从高密度气体的原子间相互作用出发进行思考,在修改范德瓦耳方程的基础上,提出了一种新的适用于高密度气体的状态方程,并用以对氩气临界区的等温压缩线进行计算,结果与实验值很符合.     

高压氢气输运装置物理爆炸状态场特征及灾害效应研究

 由于输运装置突然失效而引发的高压氢气喷射,能够在流场中造成超压和足以引发爆炸的扩散。运用数值计算方法,建立可用于计算的物理和数学模型对发生泄漏后有、无障碍物两种情况下的外部流场进行分析,可得到外部流场中的气体泄漏压力和浓度的分布等值线图。从计算结果可以得出氢气发生爆炸事故后的危险区域,障碍物对氢气的喷射泄漏以及爆炸所产生的影响,从而可为预防和处理氢气爆炸事故提供参考依据。     

高温高压气体的状态方程与热力学性质

本文根据高温高压下气体分子要压缩的观点出发,提出了一个简单实用的高温高压气体状态方程,并用以研究和计算气体在高温高压下的热力学函数与性质.     

New results on gas density, velocity field, and force field of a gasdynamic laser within a supersonic nozzle

Several new results are derived upon gas density as well as upon velocity and force fields relative to a gasdynamic laser within a supersonic nozzle. Evolution equations, including the continuity equation, are employed to obtain the above results. In particular, the continuity equation is used to determine the shape of the nozzle so that its cross-sectional area is calculated as a function of distance. This function is one of the ingredients to get our results relative to gas density, velocity, and force. In addition, the time-dependent power associated with the vibrational non-equilibrium expansion in the nozzle of hot gas at high pressure is evaluated.     

低温高密度N2气体的状态方程

 将Beattie-Bridgeman（BB）方程和其改进形式Benedict-Webb-Rubin（BWR）方程应用于低温高密度的N₂气体,通过计算值与实验值的比较发现：在N₂气体温度低至150 K、压强达100 MPa和密度达临界密度ρ_c的2.548倍时,BWR方程仍能计算出可靠的结果,对低于临界温度的过冷气体也能给出较高准确度的计算结果,这说明该方程对低温高密度的N₂气体能准确描述。而BB方程却不适用于低温高密度的情况。     

The simple fundamental equation of state for liquid,gas, and fluid of xenon

To describe the thermodynamic properties of xenon, a new fundamental low-parametric equation of state (in the form of reduced Helmholtz energy) is obtained with the help of the methods and approaches developed by the authors. It allows us to describe the thermal properties of gas, liquid, and fluid with a sufficiently high accuracy close to the accuracy of experiment in a range from the density in the ideal gas state to the density at the triple point, excluding the critical region. The caloric properties and speed of xenon sound are calculated without involving any caloric data, with the exception of ideal gas enthalpy. The values of isobaric heat capacity, sound speed, and other thermodynamic properties obtained by calculations are in good agreement with the experimental data.     

弱相互作用费米气体的不稳定性判据

根据由赝势法得到的弱相互作用费米气体的自由能，利用热力学方法研究了无外场时弱相互作用费米气体的稳定性.结果表明，无外场情况下理想费米气体与存在弱排斥相互作用的费米气体是稳定的；而具有弱吸引相互作用的费米气体在一定条件下可出现不稳定性.给出了不稳定性的粒子数密度判据和温度判据，就不同逸度情况下临界粒子数密度的具体表达结果以及温度、粒子质量和吸引相互作用对临界粒子数密度的影响进行了讨论. 关键词： 费米气体 相互作用 不稳定性判据     

Simple fundamental equation of state for liquid,gas, and fluid of argon,nitrogen, and carbon dioxide

A new fundamental low-parametric equation of state in the form of reduced Helmholtz function for describing thermodynamic properties of normal substances was obtained using the methods and approaches developed earlier by the authors. It allows us to describe the thermal properties of gas, liquid, and fluid in the range from the density in ideal-gas state to the density at a triple point (except the critical region) with sufficiently high accuracy close to the accuracy of experiment. The caloric properties and sound velocity of argon, nitrogen, and carbon dioxide are calculated without involving any caloric data, except the ideal gas enthalpy. The obtained values of isochoric heat capacity, sound velocity, and other thermodynamic properties are in good agreement with experimental (reliable tabular) data.     

统一状态方程描述同位素气体

通过对分子动力学模拟公式和同位素相互作用势特点的分析,提出用一个统一的状态方程描述同位素气体的P-V-T特性.进而选用Benedict-Webb-Rubin方程作为统一的状态方程,利用H2气体的135组实验值确定其八个参数.这个方程的计算结果与H2和D2气体的实验值符合良好.T2气体目前尚未见到成套的P-V-T实验数据报道,不能直接与实验结果对比,但与T2气体的分子动力学模拟计算结果一致.     

Numerical study on the characteristics of nitrogen discharge at high pressure with induced plasma

Based on the fluid theory of plasma, a model is built to study the characteristics of nitrogen discharge at high pressure with induced argon plasma. In the model, species such as electrons, N2+, N4+, Ar+, and two metastable states (N 2(A3∑u+), N2 (a1 ∑u-)) are taken into account. The model includes the particle continuity equation, the electron energy balance equation, and Poisson抯equation. The model is solved with a finite difference method. The numerical results are obtained and used to investigate the effect of time taken to add nitrogen gas and initially-induced argon plasma pressure. It is found that lower speeds of adding the nitrogen gas and varying the gas pressure can induce higher plasma density, and inversely lower electron temperature. At high-pressure discharge, the electron density increases when the proportion of nitrogen component is below 40%, while the electron density will keep constant as the nitrogen component further increases. It is also shown that with the increase of initially-induced argon plasma pressure, the density of charged particles increases, and the electron temperature as well as the electric field decreases.     

基于统计物理的爆轰产物物态方程研究

用van der Waals等效单组分流体模型和Ross硬球微扰理论软球修正模型，计算爆轰气相产物的状态方程；用石墨相、金刚石相、类石墨液相和类金刚石液相４种相态描述凝聚成分，由Gibbs自由能最小确定不同状态下的凝聚产物相态.对爆轰产物混合系统采用Gibbs自由能最小原理，通过化学平衡方程组求解炸药爆轰产物系统的平衡组分，计算结果与Becker-Kistiakowsky-Wilson (BKW)和Lennard-Jones-Devonshire结果相近.使用该理论对炸药的爆轰参数做了预言，与BKW，Jo 关键词： 爆轰产物 物态方程 化学平衡方程组