用连续热力学方法计算多组份混合物

多组份混合物常规上总是用混合物中各组份分数来加以描述。这种描述方法一般称为离散组份方法。最近,对多组份混合物,提出了不用离散组份,而代之以用一个概率密度函数来加以描述。建立在这样描述基础上的热力学理论与计算方法称为“连续热力学”。直到最近,连续热力学方法才开始得到发展。     

混合物状态方程的计算

多介质流体动力学过程的数值模拟往往涉及混合物状态方程的计算. 做图法和Newton 法是混合物状态方程计算常采用的方法, 前者虽直观精度却差, 后者计算效率高却只具有局部收敛性, 当解与其初始猜测值相差较远时Newton法不一定能够获得收敛解. 为此, 本文给出一种具有大范围收敛性的嵌入算法(imbedding method)求解混合物状态方程, 其基本思想是通过引入嵌入参数, 将待解的混合物状态方程和易解的混合物状态方程线性组合, 构成嵌入方程组, 当嵌入参数从0连续地变化到1 时, 嵌入方程组的解由易解的混合物状态方程的解连续地变化为待解的混合物状态方程的解. 嵌入方程组可由Newton法迭代求解, 也可转化为以嵌入参数为自变量的常微分方程组, 从而易于由成熟的计算方法如梯形法等进行求解. 进一步利用热力学基本关系, Maxwell形式的微分方程描述了压力和温度随嵌入参数的演化速率与应变速率和组分质量分数演化速率的关系. 对铅锡混合物热力学量的计算表明了本文算法的有效性.     

使用通用对应态方程计算半连续混合物汽液相平衡

〈正〉本文使用通用对应态方程,即修正的LKZX方程和WST混合法则建立了一套计算半连续混合物的汽液相平衡数值方法。     

混合物物态方程的体积相加模型和热力学自洽条件

 介绍了一个表列数据相加模型,用体积-压强迭代法编程计算混合物物态方程。在各组分材料物态方程满足热力学自洽条件的前提下,证明了混合物物态方程也满足热力学自洽条件。最后给出两个算例（空气和Xe-D₂体系）。     

大口径高性能激光钕玻璃研究进展

 在概述国内外高功率激光钕玻璃的发展及其主要性质的基础上,重点论述了上海光学精密机械研究所在大口径N31高功率激光钕玻璃半连续熔炼工艺、连续熔炼工艺、包边工艺等方面的研究进展。报道了半连续熔炼工艺制备的不同Nd₂O₃浓度N31钕玻璃的光吸收损耗和荧光寿命及小信号增益系数,并给出了这些钕玻璃坯片小信号增益系数的波动范围。通过对半连续熔炼和连续熔炼工艺制备的N31激光钕玻璃主要性能的比较,证明连续熔炼工艺制备的N31钕玻璃的主要性能指标与半连续熔炼的性能相当。对于400 mm大口径N31钕玻璃坯片的包边进行了模拟考核,结果表明,采用现有包边工艺的钕玻璃可以承受1 000次高功率氙灯辐射。     

流体混合物热力学性质计算的混合法则新进展

回顾近期关于流体混合物热物性混合法则的研究新进展,特别是余吉布斯自由能(GE)和余亥姆霍兹自由能(AE)型混合法则的拓展及应用,重点介绍一种基于AE,仅通过偏微分方程便可计算混合物所有热力学性质的混合法则。可为发展未知流体混合物热物性计算方法以及各种常见混合物热物性的工程应用提供参考和依据。     

多组元混合物状态方程

根据等温等压的热力学平衡条件及体积相加原理,建立了一种多组元混合物状态方程理论模型,基于单质的状态方程,得到混合物的内能、压力、定容比热容、压强系数、等温声速等。采用该模型计算了一种4组元钨合金的状态方程,与状态方程库提供的合金状态方程符合得较好。     

推导热力学关系式的几种方法

“热力学函数及其应用”一章,在热力学教学中占有重要地位。按我们的体会,学好这章的关键在于,掌握一套最基本的热力学方程──简单可压缩系统的四个热力学基本等式,八个热力学偏导数及它们之间的四对关系(麦氏关系),和几个常用的偏导数本方程和常用公式,推导出一些热力学关系式,通过这些热力学关系式,把我们感兴趣的某些热力学偏导数(中等),用能由实验测定的量如Cp和能由态式计算出的量表示出来,或者说,用三个基本偏导 (因它们直接与三个较易测定的系数a、k和Cp相联系,故叫基本编导数)表示出来。但教学实践表明,初学者在推导这样的热力学…     

氩-碳-硅等离子体热力学性质和输运系数计算

计算了广温度范围(300—30000 K)和广压力范围(0.1—10 atm, 1 atm=101.325 k Pa)下,不同混合物比例、碳和硅蒸气浓度的局域热力学平衡(LTE)和化学平衡(LCE)的氩-碳-硅等离子体组分、热力学性质和输运系数.等离子体气相平衡组分使用质量作用定律计算,同时凝聚相组分采用相平衡的方法计算.输运系数的计算包括黏度、电导率和热导率,使用拓展到高阶近似的Chapman-Enskog方法.采用文献中较新的数据得到了较为准确的碰撞积分,导出了Ar-C-Si等离子体的输运系数.结果表明,在相变温度以下,凝聚态物种的引入导致Ar-C-Si等离子体的热力学性质、输运系数与纯Ar等离子体接近,在相变温度点则会产生不连续点.压力、碳/硅蒸气浓度和比例对等离子体热力学性质和输运系数具有较大影响.最终计算值与文献数据对比符合良好,有望为氩-碳-硅等离子体传热流动数值模拟提供基础数据.     

生物油气液相平衡与比热容研究

本文基于馏分实沸点蒸馏(TBP)曲线,分别采用虚拟组分法(PC法)和连续热力学法(CT法),建立了生物油热力学性质的预测模型,研究了生物油的相平衡和比热容性质。将比热容的预测值与实验值进行了比较,比较结果显示虚拟组分法和连续热力学法都可应用于生物油热力学性质的预测,而连续热力学法的预测结果优于虚拟组分法。本文利用连续热力学法得出了某种生物油泡点蒸汽压和比热容随温度的变化关系,研究结果显示生物油的比热容随温度近似成线性关系,而饱和蒸汽压成二次曲线关系。     

氢氟烃/烷烃二元混合物的气液相平衡

整理了已公开发表的氢氟烃(HFC)/烷烃(HC)二元混合物气液相平衡实验数据,对实验数据进行了热力学一致性检验。采用PR方程加van der Waals混合规则描述该类混合物的气液相平衡性质,优化得到了11种混合物的二元交互作用系数,经比较表明采用优化结果能够高精度再现气液相平衡实验数据,比k_(ij)取0的计算结果有很大改善.     

负绝对温度的热力学及其重要性质

一、引言通常我们认为物体的温度是对物体冷热程度的描述,在热力学里,一个热力学系统的绝对温度T可以用系统内能U或系统焓I对系统熵S的导数来规定:     

熵的变化与热力学过程方程之间的联系

由热力学定律建立了熵与热力学过程方程之间的统一表示式，将它应用到理想气体，导出 的过程方程。     

混合物冲击压缩后平衡态的研究

 将混合物组元颗粒在三维网格内按组元比例随机分布,采用热动力学有限元数值方法,对其冲击压缩过程进行数值模拟。研究了混合物在冲击压缩下趋于热动力平衡过程、热平衡特征时间、压力平衡特征时间和平衡后的热力学状态,得出热平衡特征时间与颗粒度的平方近似成正比,而力平衡特征时间与颗粒度近似成正比。数值模拟了多种合金的冲击压缩特性,其结果与混合物物态方程的体积相加模型、一次冲击绝热线的叠加原理和实验等不同方法获得的结果作了比较,除冲击温度外,各方法得到的结果一致;体积相加模型和叠加原理不能给出合理的混合物冲击温度,但数值模拟能给出合理的混合物冲击温度。     

涡流管能量分离过程的热力学模型

根据工程热力学理论对涡流管工作过程进行了热力学分析,在h—s图上定性地表示出热力过程,获得了过程中相关参数的计算公式。通过对管内能量分离过程热力学分析,借助J．Mischner的热力学熵增理论,获得了涡流管内能量分离效应与冷气流率的函数关系式,建立了完整的涡流管能量分离过程的热力学模型。     

液体混合物表面张力的新方程

液体混合物表面张力是很重要的热物性数据之一,但直到目前还没有比较可靠的方法来预计它,多数体系的表面张力是靠实验直接测试的.本文基于表面热力学理论,并应用了溶液的局部浓度理论,建立了一个关联并预计液体混合物表面张力的半理论方程.通过对方程式中的参数估值及对方程的适用性进行检验,结果表明该方程是令人满意的.     

一种新的对比态混合物状态方程的建立

1引言在混合替代工质的研究中，要分析其热力学性质和循环性能，必须有能够准确描述混合制冷剂性质的状态方程。目前计算采用的各种混合状态方程都必需有混合物各组分间的二元交互作用系数Kij。Kij的值一般需要由回归二元混合工质的PVTx实验数据或相平衡数据而得到。实际的混合工质替代研究中，常常没有或缺少混合物的实验数据。对于二元混合物而言，其热力性质应与组成这种混合物的两种纯质的性质密切相关，有可能以纯质的物性来表达混合物的性能，而大多数纯质制冷剂都有用实验数据回归的精度很高的专用状态方程和蒸气压方程。所以，如…     

一种色彩向量的降维表示方法

提出了一种依据人眼的颜色视觉机制对真彩色显微生物图像进行分割的色彩向量的降维表示方法。该方法将由红绿蓝三色彩刺激经Karhunen Lo埁ｖｅ变换得到的Ｉ1I2 I3 色彩空间中的I1强度信息摒弃 ,将色彩特征由三维I1I2 I3 色彩空间向量降维为二维I2 I3 色彩向量。并以此I2 I3 色彩向量作为图像的色彩表示特征 ,运用反向传播网络对真彩色显微生物图像进行了分割实验。实验表明该方法应用于分割真彩色显微生物图像时 ,与采用I1I2色彩向量的降维方法相比 ,可优化色彩表示特征 ,加快网络的收敛速度 ,提高图像分割的正确率     

拓扑激发驱动的热力学相变及其张量网络研究方法

对热力学相及相变的认知构成了我们理解整个物质世界的物理基础,从朗道对称破缺相变范式到拓扑激发驱动的热力学相变,相变理论的研究发展在物质科学进步之路上树立起了一座座丰碑.一个著名的例子就是Berezinskii-Kosterlitz-Thouless相变,它是在从低温到高温的演变过程中, U(1)旋转对称性没有自发破缺情形下,成对涡旋的解耦合所致.近期,人们利用张量网络表示理论和数值计算方法,将统计模型的转移矩阵对应为一维量子模型.再根据量子模型纠缠熵的奇异性,在热力学极限下可以精确确定系统的相图,并准确计算各种物理量,该研究方法为研究具有连续对称性的二维系统的拓扑相变注入了新活力.     

负绝对温度的热力学及其重要性质

一、引言通常我们认为物体的温度是对物体冷热程度的描述。在热力学里,一个热力学系统的绝对温度T可以用系统内能U或系统焓I对系统熵S的导数来规定: 这里x和y是一对外延量和内合量。对于一般热力学系统,通常系统的内能和焓都是熵的不减函数,也就是说,内能或焓随熵的增加而单调地增加。这样从(1)式就得出结论,系统的温度