自由电孤热发射阴极的物理模型

基于Ｂｒａｇｉｎｓｋｉｉ理论建立了自由电孤电离层区域的双温度流体方程模型,计算了这个区域的温度、速度、电势场分布,并与其他模型计算进行比较。     

高温等离子体的状态方程及其热力学性质

高温下等离子体的状态方程及其热力学性质在天体物理、可控核聚变以及武器设计与破坏效应等领域有着广泛应用.本文主要回顾了高温等离子体在不同状态区域的状态方程的理论模型和处理方法.对于理想等离子体,离子之间的相互作用可以忽略,其状态方程较简单,已趋于完善.在超高温下,原子完全电离,离子和电子都可以采用理想气体状态方程描述;当温度不太高时,离子部分电离,可以采用Saha方程及其修正模型描述;原子在高度压缩状态下,其状态方程可以采用Thomas-Fermi模型及其改进模型得到.对于非理想等离子体,离子之间存在强耦合,还没有单一的理论模型能够在任意密度和温度范围内对离子之间的相互作用进行统一描述.量子分子动力学方法原则上可以在较大温度密度范围内给出可靠结果,但由于计算量太大以及高温下的计算存在收敛问题,也较难应用到温度较高的稠密等离子体区域.半经验的经典分子动力学方法虽然简单、计算量小,但只能在一定的区域范围内给出较精确的状态方程结果.在不同温度密度区域内采用不同的计算模型,再在空白区域进行插值从而得到全局状态方程在目前不失为一种简单有效的方法.     

基于Thomas-Fermi-Kirzhnits模型的物态方程研究

本文针对丝阵Z箍缩等高能量密度物理实验的数值模拟研究, 建立了一种适用温度、密度范围宽的三项式半经验物态方程. 三项式半经验物态方程包括零温自由能项, 电子热贡献项和离子热贡献项. 零温自由能项采用多项式拟合的方法确定. 多项式系数通过多项式计算的结果与高压缩比区域和压缩比为1时零温Thomas-Fermi-Kirzhnits模型计算的结果对应相等得到. 离子对物态方程的热贡献采用一种准谐振模型, 此谐振模型可以描述离子在固态相中的行为, 并且在高温度、低密度区域趋近于理想气体物态方程. 电子对物态方程的热贡献采用含温Thomas-Fermi-Kirzhnits模型计算. 利用所建立的三项式半经验物态方程计算了铝的等温压缩曲线, 并与实验数据做了对比. 给出了很宽温度、密度范围内铝的压强, 其数据与相应的SESAME数据库数据做了对比.     

在负载线圈以上区域中电感耦合氩等离子体的衰变现象

本文提出了计算电感耦合氩等离子体的温度径向分布及电子密度径向分布的理论模型,计算了0—20mm的观察高度范围內的温度径向分布及电子密度径向分布,该模型考虑了热传导,双极扩散、碰撞复合、辐射复合、电离、轴向对流及热涨冷缩过程。理论计算的结果表明,在负載线圈以上的区域内,热传导和双极扩散是衰变现象的重要因素。随着观察高度的增加,温度降低,在高温等离子区域中的压缩加热效应对维持等离子放电起着重要作用。本文也讨论了辐射对流对等离子中心区域温度及电子密度的升高,即对等离子衰变现象所起的重要作用的可能性。     

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.     

基于重力热管技术的高压套管高效散热性能分析

以油气套管为研究对象,将高压套管等效为有热源的重力热管计算模型,对套管内部的温度场和速度场进行了数值分析和计算比较。可知,采用R113作为制冷工质的高压套管等效重力热管模型基本符合重力热管的传热传质规律,能够有效降低套管工作时过热区域的最高温度,平衡轴向上壁面温度分布。结果表明热管技术能够有效改善超、特高压套管的散热问题。     

Ga-Al-As三元系相图

本文用差热法测量了Al含量较少时三元系Ga-Al-As液相开始凝结的温度。利用这些数据定出正规溶液模型中的几个参数,由此计算了整个相图,特别计算了在液相外延所需区域中的相图。给定凝结温度及固相比例,得到了液相的组分。将所计算的结果与外延方法测得的实验数据比较,基本上是相符的。     

冷轧钢卷退火过程粘结问题的数值研究

针对冷轧钢卷退火过程中引起粘结的主要原因-高温和压力,建立有效的计算模型,并根据实验给出的经验公式和实际工作状况,确定钢卷的边界条件和相应的物理参数。采用有限元方法进行耦合分析计算,得到了比较符合实际情况的温度和应力场结果,指出可能出现粘结的时间和区域。通过对比计算,指出不同退火温度曲线对粘结的影响,为解决粘结问题提供重要依据。     

具有三角自旋环的伊辛-海森伯链的热纠缠

研究了具有三角自旋环的伊辛-海森伯链在磁场作用下的热纠缠性质.分别讨论了三角自旋环中自旋1/2粒子间相互作用的三种情形,即XXX,XXZ和XY Z海森伯模型.利用转移矩阵方法,数值计算了具有三角自旋环的伊辛-海森伯链的配对纠缠度.计算结果表明,外加磁场强度和温度对系统处于上述三种海森伯模型的热纠缠性质均有重要影响.给出了系统在不同的海森伯模型下,纠缠消失对应的临界温度随磁场强度的变化图,由此可以得到系统存在配对纠缠的参数区域,同时发现在特定的参数区域存在纠缠恢复现象.因此适当调节温度和磁场强度,可以有效调控具有三角自旋环的伊辛-海森伯链热纠缠性质.     

基于双相延迟模型的飞秒激光烧蚀金属模型

为了分析飞秒激光烧蚀过程,在双相延迟模型的基础上建立了双曲型热传导模型.模型中考虑了靶材的加热、蒸发和相爆炸,还考虑了等离子体羽流的形成和膨胀及其与入射激光的相互作用,以及光学和热物性参数随温度的变化.研究结果表明:等离子体屏蔽对飞秒激光烧蚀过程有重要的影响,特别是在激光能量密度较高时;两个延迟时间的比值对飞秒激光烧蚀过程中靶材的温度特性和烧蚀深度有较大的影响;飞秒激光烧蚀机制主要以相爆炸为主.飞秒激光烧蚀的热影响区域较小,而且热影响区域的大小受激光能量密度的影响较小.计算结果与文献中实验结果的对比表明基于双相延迟模型的飞秒激光烧蚀模型能有效对飞秒激光烧蚀过程进行模拟.