气泡室中"胚胎"气泡的联并成长为可见气泡的理论计算

借助岛的联并理论,可以很好地解决气泡室中"胚胎"气泡成长为可见气泡问题.理论计算表明,联并后的大"胚胎"气泡在成长为可见气泡的过程中,气泡的半径不仅与工作物质如液体的表面张力系数、饱和蒸汽压和流体的沸点有关,而且还与"胚胎 "气泡从其周围吸收热量和"胚胎"气泡联并的个数有关.理论上可以合理解释能量相同的中子和质子入射到气泡室所产生的径迹粗短;也可以合理解释电荷数较多的入射粒子较能量相同但电荷数不同的入射粒子,其在气泡室中径迹上气泡的半径要大.     

塑料闪烁光纤在高能中子辐照下质子分布特性的数值模拟

 利用Geant4系统模拟了在高能中子照射下,塑料闪烁光纤中产生的反冲质子的分布特性,分析了入射中子能量分别为2,4,6,8 MeV时,产生的反冲质子能量和方向分布,给出了反冲质子在不同方向上的能量分布。结果表明:向前和向后出射的质子分布不对称;反冲质子的能量在零与入射中子能量之间连续地分布;接近垂直入射方向产生的质子数较多;入射中子能量越高,产生质子数越少;反冲质子的出射角度越小,其能量越大,即沿着入射中子方向的反冲质子能量较大,垂直入射方向的反冲质子能量较小。     

固体气泡损伤探测器——一种新型的原子核粒子探测器

固体气泡损伤探测器是最近出现的一种新型的粒子探测器．它兼具固体核径迹探测器和气泡室的性质，能探测ｒ射线、中子和各种质量的带电粒子，目前已成功地应用于中子剂量、中子能谱和ｒ剂量测量，有希望成为聚变诊断、高能核物理、宇宙线和粒子物理的研究工具．本文对这种探测器的原理、制作过程、结构、特性、待解决的问题和应用进行介绍，并通过分析．指出这种新型探测器的研究方向．     

Skyrme–Hartree–Fock方法对Ca同位素基态性质的研究(Ⅱ)中子晕、中子皮与经典禁区内粒子

用Skyrme-Hartree-Fock模型研究了Ca同位素的纯中子物质的厚度和经典禁区内粒子数随同位旋的变化.定义了零粒子半径和单粒子半径,并用这两种半径定义方法研究纯中子物质厚度后发现:纯中子物质的厚度明显地受到壳结构的影响,零粒子半径和单粒子半径是探讨中子晕比较合适的物理量.经典禁区内质子数和中子数的差别可以作为定义中子晕或中子皮的指标.     

200GeV/c的质子-核碰撞中产生粒子的多重数分布与能量亏损

我们用多次碰撞模型分析了入射质子动量为200GeV/c的p-Ar和p-Xe碰撞中产生的负粒子的多重数分布. 在与靶核子的每一次碰撞中, 入射粒子损失能量, 损失的能量用于产生粒子的概念在计算中明确考虑, 理论结果与实验符合较好.     

纳米静态随机存储器质子单粒子多位翻转角度相关性研究

器件特征尺寸的减小带来单粒子多位翻转的急剧增加, 对现有加固技术带来了极大挑战. 针对90 nm SRAM(static random access memory, 静态随机存储器)开展了中高能质子入射角度对单粒子多位翻转影响的试验研究, 结果表明随着质子能量的增加, 单粒子多位翻转百分比和多样性增加, 质子单粒子多位翻转角度效应与质子能量相关. 采用一种快速计算质子核反应引起单粒子多位翻转的截面积分算法, 以Geant4中Binary Cascade模型作为中高能质子核反应事件发生器, 从次级粒子的能量和角度分布出发, 揭示了质子与材料核反应产生的次级粒子中, LET(linear energy transfer)最大, 射程最长的粒子优先前向发射是引起单粒子多位翻转角度相关性的根本原因. 质子能量、临界电荷的大小是影响纳米SRAM器件质子多位翻转角度相关性的关键因素. 质子能量越小, 多位翻转截面角度增强效应越大; 临界电荷的增加将增强质子多位翻转角度效应.     

100keV质子与低高能质子在绝缘微孔中输运特性的对比分析

为研究中能区带电粒子在绝缘微孔中传输的物理图像,利用MATLAB程序和蒙特卡罗方法建立理论模型,得到入射能量为10 keV,100 keV和1 MeV的质子,以-1?倾斜角入射到微孔后,出射粒子角分布、沉积电荷斑分布,以及粒子在微孔内的运动轨迹等传输特性.研究结果表明,在10 keV的低能区,微孔内壁沉积电荷的导向效应是主要的传输机制.在1 MeV的高能区,进入表面以下多次随机非弹性碰撞是主要的输运机制.在100 keV的中能区,无电荷斑时,主要是以进入表面以下的随机二体碰撞为传输机制;在电荷斑累积过程中,增强的库仑排斥力逐渐抑制入射质子在微孔内壁表面发生电子俘获;当达到充放电平衡后,主要传输机制为电荷斑辅助的近表面镜面散射行为.这一特性加深了对中能区质子在微孔中输运行为的认识,有助于对百keV质子微束的控制和应用.     

高能质子单粒子翻转效应的模拟计算

在分析质子与硅反应的基础上,提出质子单粒子翻转截面理论计算模型,建立了模拟计算方法.计算得到了不同能量的高能质子在存储单元的灵敏区内沉积的能量.指出高能质子主要通过与硅反应产生的重离子在存储单元灵敏区内沉积能量,产生电荷,导致单粒子效应,得到了单粒子翻转截面与质子能量以及随临界电荷变化的关系.并将计算得到的单粒子翻转截面与实验数据进行了比较.     

高能质子在散裂靶中的能量沉积计算与实验验证

高能质子在散裂靶中的能量沉积是散裂靶中子学研究的重要内容之一,准确掌握高能质子在散裂靶中引起的能量沉积分布与瞬态变化是开展散裂靶热工流体设计的重要前提.本文采用MCNPX,PHITS与FLUKA三种蒙特卡罗模拟程序,计算并比较了高能质子入射重金属铅靶、钨靶的能量沉积分布及不同粒子对总能量沉积的占比贡献;针对高能质子入射金属钨靶的能量沉积实验数据空白,采用热释光探测器阵列测量了250 MeV质子束入射厚钨靶的能量沉积分布,实验结果表明蒙特卡罗模拟程序在散裂靶中能量沉积的计算结果具有较高的可靠性.     

E_p≤3GeV质子入射铅、铋引起的中子产生双微分截面的模拟(英文)

加速器驱动次临界系统(ADS)液态Pb-Bi散裂靶的设计中,需要可靠的理论计算工具精确地预言几个GeV能量范围的质子引起的散裂反应产生的各种粒子和核素。利用蒙特卡罗模拟软件包Geant4计算研究了800 MeV至3 GeV质子入射铅、铋材料引起的中子产生双微分截面。比较了Geant4不同物理模型得到的模拟结果与现有的实验数据。其中,Geant4的QGSP BERT和QGSP INCL ABLA物理模型模拟结果很好地再现了实验数据。本工作证实了Geant4蒙特卡罗模拟软件包适合用于能量高达3 GeV的质子入射铅、铋引起的中子产生双微分截面的模拟计算。     

Interaction of a bubble and a bubble cluster in an ultrasonic field

Using an appropriate approximation, we have formulated the interacting equation of multi-bubble motion for a system of a single bubble and a spherical bubble cluster. The behavior of the bubbles is observed in coupled and uncoupled states. The oscillation of bubbles inside the cluster is in a coupled state. The numerical simulation demonstrates that the secondary Bjerknes force can be influenced by the number density, initial radius, distance, driving frequency, and amplitude of ultrasound. However, if a bubble approaches a bubble cluster of the same initial radii, coupled oscillation would be induced and a repulsive force is evoked, which may be the reason why the bubble cluster can exist steadily. With the increment of the number density of the bubble cluster, a secondary Bjerknes force acting on the bubbles inside the cluster decreases due to the strong suppression of the coupled bubbles. It is shown that there may be an optimal number density for a bubble cluster which can generate an optimal cavitation effect in liquid for a stable driving ultrasound.     

球状泡群内气泡的耦合振动

振动气泡形成辐射场影响其他气泡的运动, 故多气泡体系中气泡处于耦合振动状态. 本文在气泡群振动模型的基础上, 考虑气泡间耦合振动的影响, 得到了均匀球状泡群内振动气泡的动力学方程, 以此为基础分析了气泡的非线性声响应特征. 气泡间的耦合振动增加了系统对每个气泡的约束, 降低了气泡的自然共振频率, 增强了气泡的非线性声响应. 随着气泡数密度的增加, 振动气泡受到的抑制增强; 增加液体静压力同样可抑制泡群内气泡的振动, 且存在静压力敏感区(1–2 atm, 1 atm=1.01325×10⁵ Pa); 驱动声波对气泡振动影响很大, 随着声波频率的增加, 能够形成空化影响的气泡尺度范围变窄. 在同样的声条件、泡群尺寸以及气泡内外环境下, 初始半径小于5 μm 的气泡具有较强的声响应. 气泡耦合振动会削弱单个气泡的空化影响, 但可延长多气泡系统空化泡崩溃发生的时间间隔和增大作用范围, 整体空化效应增强.     

超声波作用下泡群的共振声响应

从球状泡群气泡动力学方程出发, 考虑泡群间次级声辐射的影响, 得到了声场中两泡群共同存在时气泡振动的动力学方程, 并以此为基础探讨声波驱动下双泡群振动系统的共振响应特征. 由于泡群间气泡间的相互作用, 系统存在低频共振和高频共振现象, 两不同共振频率的数值与泡群内气泡的本征频率相关. 泡群内气泡的本征频率又受到初始半径、泡群大小和泡群内气泡数量的影响. 气泡自由振动和驱动声波的耦合激起泡群内气泡的受迫振动, 气泡初始半径、气泡数密度和驱动声波频率等都会影响泡群内气泡的振动幅值和初相位. 关键词： 气泡群 共振 声响应 超声空化     

两种气泡混合的声空化

将非线性声波方程和改进的Rayleigh-Plesset方程联立可以描述空化环境中的声场及相应的气泡动力学特征. 用时域有限差分方法模拟了圆柱形容器内两种气泡相互混合时的空化情况. 在烧杯内的稳态背景声场形成过程中, 瓶壁耗散吸收扮演了重要的角色. 在稳态背景声场的基础上, 分析了混合气泡与声场的相互作用、气泡之间的相互作用、混合情况下的频谱特性. 结果表明: 两种气泡平衡半径都不太大时, 气泡与声场的相互作用不强, 声场及气泡的行为也比较规律; 相反, 当其中一种气泡平衡半径相对比较大时, 声场与气泡具有较强的非线性相互作用, 声场及气泡的行为表现出复杂的特性.     

枝晶生长和气泡形成的数值模拟

本文建立了二维的格子玻尔兹曼方法-元胞自动机(lattice Boltzmann method-cellular automaton, LBM-CA)耦合模型, 对凝固过程中枝晶生长和气泡形成进行模拟研究. 本模型采用CA方法模拟枝晶的生长, 根据界面溶质平衡法计算枝晶生长的驱动力. 采用基于Shan-Chen多相流的LBM模拟气泡在液相中的生长和运动. 在LBM-CA的耦合模型中包含了固-液-气三相之间的相互作用. 应用Laplace定理和模拟气-液-固三相之间的润湿现象对模型进行了验证. 应用所建立的LBM-CA耦合模型模拟研究了气-液相互作用系数对单气泡生长的影响. 发现单气泡的生长速度和平衡半径随气-液相互作用系数的增大而增大. 定向凝固过程中枝晶和气泡生长的模拟结果再现了枝晶的择优生长、 气泡的优先形核位置、气泡的长大、合并、在枝晶间受挤变形以及在液相通道中的运动等物理现象, 与实验结果符合良好. 此外, 初始气体含量越高, 凝固结束时气泡的体积分数也相对较高. 本模型的模拟结果可以揭示在凝固过程中气泡形核、 生长和运动演化以及与枝晶生长相互作用的物理机理.     

含气泡液体中气泡振动的研究

研究了含气泡液体中单个气泡在驱动声场一定情况下的振动过程. 让每次驱动声场作用的时间特别短, 使气泡半径发生微小变化后再将其变化反馈到气泡群对驱动声场的散射作用中去, 从而可以得到某单个气泡周围受气泡散射影响后的声场, 接着再让气泡在该声场作用下做短时振动, 如此反复. 通过这样的方法, 研究了液体中单个气泡的振动情况并对其半径变化进行了数值模拟, 结果发现, 在液体中含有大量气泡的情况下, 某单个气泡的振动过程明显区别于液体中只有一个气泡的情况. 由于大量气泡和驱动声场的相互作用, 使气泡半径的变化存在多种不同的振动情况, 在不同的气泡大小和含量的情况下, 半径变化过程分别表现为: 在平衡位置附近振荡的过程; 周期性的空化过程; 一次空化过程后保持某一大小振荡的过程; 增长后维持某一大小振荡的过程等. 所以, 对于含气泡液体中气泡振动的研究, 在驱动声场一定的情况下, 必须考虑气泡含量的因素. 关键词： 含气泡液体 超声空化 散射 数值模拟     

肥皂泡筏中的力律与肥皂泡半径的关系

利用肥皂泡之间的吸引排斥相互作用和Peierls切割粘合方案研究了不同半径泡筏边界上的肥皂泡所受的回复力与位移的关系曲线.计算得到回复力达到最大值的位置与Bragg所获得的结果一致,结合曲线的物理特征,给出一个新的函数形式来描述此力律曲线,从而得到肥皂泡筏中的力律与肥皂泡半径的关系. 关键词： 位错方程 力律 肥皂泡筏     

Optical investigation of cavitation erosion by laser-induced bubble collapse

By means of a new force sensor based on optical beam deflection (OBD), the mechanical effects of laser-matter interaction underwater at different incident laser energy are investigated in detail. The experimental results show that a target underwater is impacted in turn by laser-plasma ablation force and high-speed liquid-jet impulse induced by bubbles collapse in the vicinity of a solid boundary. Furthermore, the amplitudes of the two forces increase monotonously with laser energy. According to the ablation force detected by the experiment and the theoretical relationship between laser intensity and ablation pressure, the value of liquid-jet impact against a solid boundary can be easily obtained. In addition, based on the model of a collapsing bubble, some characteristic parameters, such as the liquid-jet impact velocity, the maximum bubble radius, the bubble energy can also be obtained at different laser energy, which are valuable in the corresponding research fields.     

Molecular dynamics study of helium bubble pressure in titanium

In this paper,the pressure state of the helium bubble in titanium is simulated by a molecular dynamics(MD) method.First,the possible helium/vacancy ratio is determined according to therelation between the bubble pressure and helium/vacancy ratio;then the dependences of the helium bubble pressure on the bubble radius at different temperatures are studied.It is shown that the product of the bubble pressure and the radius is approximately a constant,a result justifying the pressure-radius relation predicted by thermodynamics-based theory for gas bubble.Furthermore,a state equation of the helium bubble is established based on the MD calculations.Comparison between the results obtained by the state equation and corresponding experimental data shows that the state equation can describe reasonably the state of helium bubble and thus could be used for Monte Carlo simulations of the evolution of helium bubble in metals.