稠密Ar等离子体不透明度的计算

用屏蔽氢离子模型计算了冲击压缩产生的温度T～1.8 eV,密度ρ～0.0044 g/cm3稠密氩等离子体随光子能量变化的辐射不透明度,并与实验作了比较,探讨了冲击压缩产生的稠密等离子体中自由-自由吸收、束缚-自由吸收和束缚-束缚吸收对不透明度的贡献.计算结果表明,对冲击压缩产生的稠密等离子体,自由-自由吸收对不透明度的贡献非常大,特别当光子能量较低时(hv～2.0 eV )自由-自由吸收为不透明的主要部分,因此较好地计算自由-自由吸收项对冲击压缩产生的稠密等离子体不透明度的研究是非常重要的.     

自由电子气模型计算金属材料冲击压缩极限压缩度

用简单的自由电子气模型对金属铁、铜、铝、铅的冲击压缩特性进行了数值计算,计算结果表明材料并不能无限地被压缩,存在极限压缩度,随着压缩度的增加,在冲击压力增加的同时,冲击温度也急剧上升,限制了材料的进一步压缩,本文计算的这几种材料的极限压缩度为3.9.     

一种由自由电子能带模型计算费米能级的方法

对面心立方（fcc)、体心立方（bcc)和六角密堆积（hcp)三种不同结构的晶体,在假设它们的原胞中包含8个价电子并将价电子近似为自由电子的情况下,采用“自由电子气理论”和“自由电子能带模型”,研究其根据费米球确定的费米能级EF与根据自由电子能带模型计算的平均键能Em。研究结果表明,由自由电子能带模型计算所得3种不同结构晶体（因而电子密度也不一样）的平均键能Em等于各自自由电子系统的费米能级EF。平均键能Em是我们在异质结带阶理论计算中建议的一种参考能级,研究结果在深化对平均键能Em物理实质认识的同时,提供了一种借助于自由电子能带模型计算自由电子系统费米能级EF的新方法。     

平均键能Em的物理内涵探讨

在面心立方(fcc)、体心立方(bcc)和六角密堆积(hcp)3种不同结构晶体的自由电子能带模型中,发现4个最低能带与5个次低能带本征值的平均能量(称为平均键能,E_m)与费米能级(E_F)相当接近;并进一步在hcp结构的钛(Ti)、锆(Zr)和铪(Hf)以及bcc结构的铁(Fe)等金属中,采用从头赝势能带计算方法和平均键能计算方法,证实在这些金属的实际能带中,平均键能(E_m)值仍然非常接近于费米能级(E_F)值.该发现有助于进一步了解平均键能(E_m)的物理内涵. 关键词： 平均键能 费米能级 能带结构     

稠密氦气辐射不透明度的实验研究

用二级氢气炮作为冲击压缩加载工具和多通道瞬态辐射高温计作为主要测量系统,测量了冲击压缩氦气等离子体的光辐亮度历史(初始温度293 K,初始压力为0.6 MPa和1.2 MPa两种).根据实测记录信号波形的有关特征量,计算得到了氦等离子体的光谱吸收系数κ(λ)和冲击压缩铝基板表面的光反射率R.结果发现:受冲击铝基板表面的光反射率～0.4(比其初始反射率0.8约降低一半),与Erskine的数据相同;对于光谱吸收系数的实测数据,本文目前未能给出合理的物理解释.     

名词浅释

电子简并态,费米电子气 最早人们曾以为在金属(或等离子体)中自由电子的性质类似于理想气体,其后发现它们和理想气体有很大的差别:它们遵从泡利不相容原理和费米-狄拉克统计规律;也就是说,即使温度降到绝对零度时,它们也不会静止,而是按一定能级分布直到某一最大能量E0为止.这种状态称为电子的完全简并态。具有这种能量分布的电子“气体”一般称为“费米电子气”. 实际上,上述简并态并不仅在低温下才出现.理论表明,只要电子总数N和其所占的总体积V以及温度T之间存在 的关系,电子就可进入高度简并态〔式中K为玻耳兹曼官数,h为普朗克常数,m…     

Y掺杂空位石墨烯对NO及CO气体表面吸附的第一性原理研究

摘　要：基于第一性原理的计算方法，建立了本征石墨烯、空位石墨烯及钇( Y)掺杂空位石墨烯模型，并计算了CO、NO在三类石墨烯表面的吸附过程. 从表面能、吸附结构、吸附能和态密度四个方面进行分析讨论，研究掺杂Y对CO、NO气体吸附性能的影响. 结果表明：CO、NO与本征石墨烯之间的吸附为弱的物理吸附，掺杂Y后增强了材料表面对CO、NO的吸附效果，最大吸附能分别为7.414eV、6.702eV，属于化学吸附；掺杂Y使空位石墨烯费米能级附近有了更多的活跃电子，其吸附NO后体系由半金属转变为金属特性，该特性能为开发更加优良的石墨烯气敏材料提供理论支持.     

液氢、液氘冲击压缩特性的理论计算

用液体微扰变分理论,计算了液氢,液氘冲击压缩曲线-计算结果与Nellis实验相一致-计算所得冲击温度比Holmes的实验值明显偏高-对冲击压缩曲线与实验一致,以及冲击温度的计算值明显偏高于实验结果的原因进行了分析- 关键词：     

β-HMX晶体单轴压缩及绝热压缩的分子动力学模拟

采用COMPASS(Condensed-Phase Optimized Molecular Potential for Atomistic Simulation Studies)力场,对β-HMX晶体的单轴压缩进行了分子动力学模拟,压缩方向分别垂直于β-HMX晶体的(100)、(010)和(001)晶面。模拟结果表明,垂直于不同晶面的单轴压缩得到的状态方程不同,显示出β-HMX晶体单轴压缩的各向异性。利用NpH系综对β-HMX晶体进行了绝热静水压缩模拟,得到的绝热静水压缩线处于等温静水压缩线的上方,与实验结果更加吻合。绝热压缩下,体系温度升高,各压力作用下体系温度的模拟结果与理论计算得到的冲击温度比较接近,说明COMPASS力场和NpH系综适用于模拟β-HMX晶体的绝热压缩。利用分子动力学方法模拟炸药的绝热压缩,可以预估炸药的冲击温度。     

非理想性参数在0.9～2.1区的氩等离子体物态方程研究

采用平面冲击压缩方法产生密度和温度都均匀的氩等离子体,根据辐射高温计记录和飞片速度的测定,通过阻抗匹配方法确定了氩等离子体的Hugoniot物态方程,等离子体温度在1.5 eV～2.6 eV范围,压力在0.2～0.8 GPa之间.计算表明,Saha-Debye-Hückel模型不适用于描述该密度区域的氩等离子体.本文采用Gryaznov模型的计算结果,测量值和理论计算结果符合较好.     

33 GPa压力以下液氩冲击温度的实验测量

 利用液氮冷靶系统制取液氩样品，以二级氢气炮作为加载工具，驱动飞片对液氩样品进行平面冲击压缩，实验测量了33 GPa冲击压力以下液氩的冲击温度。飞片速度由磁测速系统测量，冲击波速度和冲击温度用光纤耦合高温计系统测量，粒子速度采用阻抗匹配法计算得到。实验测得当冲击压力为33 GPa时，液氩的冲击温度超过10 000 K；而当冲击压力超过30 GPa时，冲击温度的上升趋势与理论计算相比明显变缓，该压力点正好与以前测得的冲击波速度-粒子速度曲线的拐点一致。     

稠密氦气物态方程研究

用二级氢气炮作为冲击压缩加载工具和多通道瞬态辐射高温计作为主要测量系统,测量了冲击压缩氦气等离子体的光辐亮度历史（初始温度293K,初始压力为1.2MPa）。根据实测记录信号波形的有关特征量,计算得到了氦等离子体的Hugoniot物态方程（含冲击温度）。结果发现：实测Hugoniot物态方程可用Saha方程加Debye-Huckel修正物理模型解释。     

Observation of traveling thermoacoustic shock waves (L)

Shock waves were explored in the thermoacoustic spontaneous gas oscillations occurring in a gas column with a steep temperature gradient. The results show that a periodic shock occurs in the traveling wave mode in a looped tube but not in the standing wave mode in a resonator. Measurements of the harmonic components of the acoustic intensity reveal a clear difference between them. The temperature gradient acts as an acoustic energy source for the harmonic components of the shock wave in the traveling wave mode but as an acoustic energy sink of the second harmonic in the standing wave mode.     

高温高密度氩物态方程研究

用Exp-6有效两体势模型和液体变分微扰理论计算了液Ar冲击压缩曲线,在35 GPa以下的压力范围内计算的冲击压缩曲线与Thiel 及Nellis等人的实验数据进行了比较.液体分子间Exp-6有效两体势参数根据实验数据计算优选出最佳值,计算结果表明得到的优选参数较为准确地描述了液Ar分子间相互作用.由理论结合实验数据可以认为液氩体系在冲击压力36 GPa以下无相变现象.对较高冲击压力下理论计算的冲击曲线和实验结果之间的偏差作了分析,结合不透明度实验的结果,得到当压力超过35 GPa,温度在12 000 K     

Energy partitioning in laser-induced millimeter-sized spherical cavitation up to the fourth oscillation

To investigate the energy partitioning up to the fourth oscillation of a millimeter-scale spherical cavitation bubble induced by laser, we used nanosecond laser pulses to generate highly spherical cavitation bubbles and shadowgraphs to measure the radius-time curve. Using the extended Gilmore model and considering the continuous condensation of the vapor in the bubble, the time evolution of the bubble radius, bubble wall velocity, and pressure in the bubble is calculated till the 4th oscillation. Using Kirkwood-Bethe hypothesis, the evolution of velocity and pressure of shock wave at the optical breakdown, the first and second collapses are calculated. The shock wave energy at the breakdown and bubble collapse is directly calculated by numerical method. We found the simulated radius-time curve fits well with experimental data for the first four oscillations. The energy partition at the breakdown is the same as that in previous studies, the ratio of shock wave energy to bubble energy is about 2:1. In the first collapse and the second collapse, the ratio of shock wave energy to bubble energy is 14.54:1 and 2.81:1 respectively. In the third and fourth collapses, the ratio is less, namely than 1.5:1 and 0.42:1 respectively. The formation mechanism of the shock wave at the collapse is analyzed. The breakdown shock wave is mainly driven by the expansion of the supercritical liquid resulting from the thermalization of the energy of the free electrons in the plasma, and the collapse shock wave is mainly driven by the compressed liquid around the bubble.     

Spectroscopic Studies of Chemical Reactions in Strong Shock Waves

Shock tube provides a promising tool of studying high temperature chemical reaction in gases. The heating by shock wave is uniform, extremely fast and intense. So that the temperature may rise thousands of degrees in a fraction of a second. Observations of the effects of this heating on C₆H₆ has shown extensive decomposition into C₂ and CN.     

����Hugoniot�����������������ķ���

利用能够体现电子壳层结构效应的三项式状态方程,结合Hugoniot关系式,对Al和Ag的冲击压强和冲击温度进行计算,将结果与实验数据和其他代码计算的结果进行比对。然后对Be、Al、Fe、Ag、Au和Pb金属材料沿Hugoniot曲线上的压强、温度、平均电离度、Fermi简并因子和有效绝热指数进行系统地研究,并给出细致的物理分析。最后总结这些特征物理量随质量密度压缩比变化的一般趋势。     

钕铁硼的冲击压缩特性

 利用二级轻气炮对恒磁体钕铁硼进行冲击压缩，采用阻抗匹配法进行测量，获得了平均初始密度为7.346 g/cm³的钕铁硼Hugoniot关系数据。实验结果表明，该种钕铁硼在19~78 GPa范围内，其D-u_p满足线性变化关系，即：C₀、λ分别为3.686 km/s、1.059，是一种稳定的压缩过程，其间没有相变产生。而较小的λ值表明该种钕铁硼材料偏向于疏松体结构，且容易被压缩。同时实验结果也为其状态方程和脉冲功率源等方面的研究工作提供了可资参考的实验参数。     

飞秒激光烧蚀金属靶的冲击温度

在明确飞秒激光与物质相互作用过程冲击温度概念的基础上, 讨论了飞秒激光烧蚀铝靶和铜靶过程中的冲击温度与其他物理量的关系, 利用飞秒激光烧蚀金属的双温模型提取了冲击温度的绝对值, 基于非傅里叶热传导模型计算了冲击温度的分布. 此项研究结果对飞秒激光安全加工含能材料有借鉴意义. 关键词： 飞秒激光 含能材料 烧蚀 冲击温度