对气象常用坐标系中位涡形式的探讨

气象常用垂直坐标系中的位涡方程及位涡形式是位涡理论及位涡诊断技术的基础.本文依据坐标转换的观点,分别用两种不同的方法推导出等压坐标和等熵坐标中的位涡方程及相应的位涡表达式.一是从三维矢量运动方程出发,由三维涡度方程、连续方程和热力学方程推导位涡方程;二是直接从等压坐标和等熵坐标中的标量运动方程组出发推导位涡方程.结果表明,用两种方法所得到的等压坐标中的位涡方程和位涡表达式形式有所不同,而等熵坐标中用两种方法所得到的位涡方程和位涡形式相同.对垂直坐标系的物理本质分析表明,采用第一种方法时尽管矢量运动方程中的 关键词： 位涡 坐标转换 等压坐标 等熵坐标     

含锰钢表面氢原子/氢分子吸附行为的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了氢原子和氢分子在纯铁表面和锰原子掺杂表面的吸附与解离行为.研究结果表明,氢原子可在纯铁(001)表面稳定吸附,吸附能按照顶位,桥位和心位依次增强;而溶质原子锰降低了氢原子距离表面的位置并强化了氢原子的吸附行为.氢分子在纯铁表面的吸附解离行为取决于氢分子距离模型表面的初始距离和初始空间构型.氢分子平行于纯铁(001)表面时,距离心位1.2?发生解离,而桥位、顶位均不会发生解离;氢分子垂直放置时,距离桥位0.6?、顶位1.0?发生解离,心位不会发生解离.氢分子平行于锰掺杂纯铁(001)表面时,距离桥位0.6?、顶位0.7?、心位1.2?发生解离;氢分子垂直放置时,距离桥位、心位0.8?发生解离,而顶位放置氢分子不发生解离.归纳可知,锰溶质原子掺杂会增加铁基体表面氢原子和氢分子的吸附作用并促进氢分子发生分解.     

H在Al(111)面上吸附的多重散射X_α自洽计算

利用多重散射X_α自洽场方法研究了H在Al(111)表面吸附的桥位和顶位模型。结果表明顶位吸附的结合能优于桥位。顶位吸附中H的1s电子与Al相互作用形成不同形式的σ键,本文分析了这些成键细节,并给出了顶位吸附的态密度。     

基于第一性原理的石墨吸附一氧化碳倾向性研究

利用基于量子力学的第一性原理计算方法,从微观角度研究煤层对一氧化碳气体的吸附机理.根据煤层的基本成分及结构特点,用结构类似的石墨模拟复杂的煤层,建立石墨吸附一氧化碳分子的模型,讨论石墨表面的三种高对称吸附位置,分别是顶位（top位）、桥位（bridge位）、洞位（hollow位）对一氧化碳分子的吸附.结果表明：当一氧化碳分子垂直于石墨表面,且碳原子端靠近碳层时,在石墨（001）表面的桥位（bridge位）有较强的吸附能.     

未标定相机的高精度位姿估计方法

针对未标定相机的位姿估计问题,提出了一种焦距和位姿同时迭代的高精度位姿估计算法。现有的未标定相机的位姿估计算法是焦距和相机位姿单独求解,焦距估计精度较差。提出的算法首先通过现有算法得到相机焦距和位姿的初始参数;然后在正交迭代的基础上推导了焦距和位姿最小化函数,将焦距和位姿同时作为初始值进行迭代计算;最后得到高精度的焦距和位姿参数。仿真实验表明提出的算法在点数为10,噪声标准差为2的情况下,角度相对误差小于1%,平移相对误差小于4%,焦距相对误差小于3%;真实实验表明提出的算法与棋盘标定方法的精度相当。与现有算法相比,能够对未标定相机进行高精度的焦距和位姿估计。     

基于圆特征和异面点特征的位姿测量

通过增加常见的点特征为位姿测量提供空间几何约束,分析利用圆形目标和与之异面的特征点进行单目视觉定位时位姿解个数的情况.以光心和特征点位于圆平面两侧为前提条件,运用几何方法证明了特征点与光心和圆平面的相对位置决定了位姿解的个数,并求出唯一位姿解和两组位姿解时光心、圆平面和特征点的位置关系,提出了基于圆特征和异面点特征的位姿求解算法,实现了6维位姿量测量,仿真实验和实物实验结果验证了算法的有效性和准确性.     

H在Al(111)面上吸附的多重散射Xα自洽计算

利用多重散射X_α自洽场方法研究了H在Al(111)表面吸附的桥位和顶位模型。结果表明顶位吸附的结合能优于桥位。顶位吸附中H的1s电子与Al相互作用形成不同形式的σ键,本文分析了这些成键细节,并给出了顶位吸附的态密度。 关键词：     

基于最小二乘法的自校准位姿方案

基于辅助测量装置中栅格板的不同位姿,构建了有关工作台误差和栅格板误差的数学模型。根据最小二乘原理将误差方程转化为正规方程。通过研究位姿方案对关系矩阵的秩的影响,归纳总结了位姿与自校准模型之间的规律。依据方程具备最小二乘解的条件,自校准过程中栅格板必须在初始位姿的基础上经过旋转90°及平移的位姿变换,并进行了仿真。研究结果表明,只有包含三种基本位姿的位姿方案才能使仿真计算值接近真实值,此基本三位姿是实现最小二乘法自校准的充分必要条件。     

利用混沌激光多位量化实时产生14 Gb/s的物理随机数

提出了一种基于混沌激光多位量化的高速物理随机数实时产生方法.利用外腔反馈混沌半导体激光器作为物理熵源,通过时钟速率为7 GHz的多位模数转换器对其采样量化,生成6位有效位的二进制随机比特,然后利用现场可编程软件抽取低2位有效位的随机序列并进行自延迟异或处理,获得了实时速率为14 Gb/s的物理随机数.该随机数具有良好的统计随机性,可成功通过随机数行业测试标准(NIST SP 800-22).     

微观相场法模拟Ni75Al5.3V19.7中L12和D022结构反位缺陷的演化

运用微观相场法研究Ni75Al5.3V19.7合金沉淀过程中L12结构和D022结构反位缺陷发现:在沉淀初期,L12结构反位缺陷AlNi,Vni,NiA1,D022结构反位缺陷Vni,AlNi,Ni,AlV的浓度均从初始高度反位状态随沉淀过程的进行逐渐减小并趋于一平衡值;沉淀中后期,L12结构和D022结构长大,反位缺陷浓度始终保持平衡,平衡时L12结构的α格点反位缺陷AlNi,Vni,D022结构的α格点反位缺陷VNI,AlNI的浓度均在10-2数量级,Ll2结构和D022结构的β格点的反位缺陷NiA1,NiV,的浓度在10-1数量级,NiAl,NiV反位缺陷分别是这两种结构的主要反位缺陷类型;第三组元在有序相中有择优占位倾向,V原子优先占据L12:结构的β格点,Al原子优先占据D022结构的α格点.     

物理楼二楼那蹒跚前行的身影——追忆导师谢希德先生

正我在复旦大学物理系攻读博士学位的导师有两位,都是女性,一位是谢希德先生,另一位是张开明老师,有两位非凡的女性导师是我的幸运。获得学位后,我也成为了教师,与两位导师成了同事,在复旦物理系教书;也成为了导师,带着学生乐此不疲地做科研,到现在鬓已星星,虽衣带渐宽,却也不悔。     

CHx(x=2~4)在Fe(110)表面吸附的DFT研究

采用密度泛函理论与周期平板模型相结合的方法,对物种CHx(x=2~4)在Fe(110)表面的top,hcp,SB和LB位的吸附模型进行了结构优化、能量计算,得到了各物种较有利的吸附位;并对最佳吸附位进行密立根电荷和总态密度分析。结果表明：CH4在Fe(110)表面的最稳定吸附位都是SB位,吸附能别是-38.14 kJ•mol-1,CH3在Fe(110)表面的最稳定吸附位都是top位,吸附能别是-171.78 kJ•mol-1,而CH2在Fe(110)表面的最稳定吸附位hcp的吸附能是-342.43 kJ•mol-1;CH3 和CH2两物种与金属表面成键,属于化学吸附。     

重离子碰撞中熔合位垒的研究

熔合位垒的研究对熔合反应以及超重核合成有重要的意义。在改进的同位旋相关的量子分子动力学(ImIQMD)模型框架下,提取了熔合反应体系40Ca+40Ca,48Ca+208Pb,48Ca+204Pb和16O+154Sm的熔合位垒。研究了壳修正能对熔合位垒的影响、动力学位垒的能量依赖性、同位旋效应以及形变核的方向效应。计算发现壳修正能降低了熔合反应的位垒。在研究动力学位垒的能量依赖性时,发现位垒高度和位垒半径表现出相反的能量依赖行为。在动力学反应中,当两个核距离接近时,缺中子体系的库仑势同样表现出一定的能量依赖性。对于丰中子体系,由于中子屏蔽作用,库仑势基本没有能量依赖性。     

缺陷对单层MoS2电子结构的影响

为了研究缺陷对单层MoS2的电子结构, 本文基于密度泛函理论框架下的第一性原理, 采用数值基组的方法计算了MoS2的Mo位缺陷、S位缺陷的能带结构和态密度.结果发现：Mo位缺陷、S位缺陷的MoS2的能带结构中的价带顶与导带底都在Q点, 为直接带隙材料; 其中Mo位缺陷体的禁带区域都出现5条新能级, S位缺陷体的禁带区域出现了3条新能级; 缺陷体能带结构的能量下降与体系中未成键的电子有关.对于态密度而言, Mo位缺陷体的费米能级处出现了峰值, 表明Mo位缺陷会对其光电性质带来影响.同时分析电荷分布发现, Mo缺陷周围存在着负电荷聚集的现象, S缺陷周围存在正电荷聚集的现象.     

缺陷对单层MoS_2电子结构的影响

为了研究缺陷对单层MoS_2的电子结构,本文基于密度泛函理论框架下的第一性原理,采用数值基组的方法计算了MoS_2的Mo位缺陷、S位缺陷的能带结构和态密度.结果发现:Mo位缺陷、S位缺陷的MoS_2的能带结构中的价带顶与导带底都在Q点,为直接带隙材料;其中Mo位缺陷体的禁带区域都出现5条新能级,S位缺陷体的禁带区域出现了3条新能级;缺陷体能带结构的能量下降与体系中未成键的电子有关.对于态密度而言,Mo位缺陷体的费米能级处出现了峰值,表明Mo位缺陷会对其光电性质带来影响.同时分析电荷分布发现,Mo缺陷周围存在着负电荷聚集的现象,S缺陷周围存在正电荷聚集的现象.     

CHx(x=2~4)在Fe(110)表面吸附的DFT研究

采用密度泛函理论与周期平板模型相结合的方法,对物种CHx(x=2~4)在Fe(110)表面的top,hcp,SB和LB位的吸附模型进行了结构优化、能量计算,得到了各物种较有利的吸附位;并对最佳吸附位进行密立根电荷和总态密度分析。结果表明：CH4在Fe(110)表面的最稳定吸附位都是SB位,吸附能别是-38.14 kJ•mol-1,CH3在Fe(110)表面的最稳定吸附位都是top位,吸附能别是-171.78 kJ•mol-1,而CH2在Fe(110)表面的最稳定吸附位hcp的吸附能是-342.43 kJ•mol-1;CH3 和CH2两物种与金属表面成键,属于化学吸附。     

天然孕甾烷-17(20)-烯中C-17位双键构型的快速测定

天然孕甾烷-17(20)-烯中C-17位双键的构型对分子的药理性质有重要的影响,但是采用化学位移比较等方法判断其构型存在费时以及区分模糊等缺点. 该文以E-和Z-guggulsterone为模型化合物,利用一维选择性NOE实验来进行天然孕甾烷-17(20)-烯中C-17位双键的构型测定. 由于空间相对位置受到构型影响,选择反转20位的质子时,如果选择性NOE谱中仅能检测到21位甲基氢,表明该化合物为E-构型;如果除了21位甲基氢外,18位甲基氢和12位氢也存在于选择性NOE谱中,则表明该化合物为Z-构型. 实验结果表明该方法具有区分度大,简单快速等优点,可以普遍适用于这些孕甾烷类化合物17位双键构型的确定.     

关于Skyrme模型中一种B=2位形的研究

本文对Skyrme模型中一种B=2位形进行了研究,并将它量子化.发现所得能谱有很奇特的性质.但仍与实验结果相符.进一步的研究表明,B=1,3,5,…等不能有类似的位形,而B=0,4,…等可有类似的位形,从而量子化后所得能谱也会有上述奇特性质.值得注意的是,其中B=0的位形就是有许多人研究过的"Hopf位形".     

第一性原理计算Ni原子吸附在Al(111)表面原子结构和电子态(英文)

利用密度泛函理论和广义梯度近似研究镍吸附在Al(111)表面.在覆盖率为0.25ML下,分析了Ni吸附在Al(111)表面的面心立方洞位、六角密排洞位、顶位和桥位四个高对称位的原子结构和吸附能.比较不同高对称位的吸附能发现,六角密排洞位的吸附能最大,是5.76eV,是最稳定的吸附位置.详细讨论了两个最低能量结构-三重洞位的电子结构、功函数、表面偶极距和Ni-Al键的特性.在费米能级附近,Ni-3d和Al-3s,3p轨道产生杂化,形成金属间化合键.由于吸附导致双金属体系表面偶极距和功函数的变化.我们发现:Ni原子与Al(111)表面原子间成建主要是共价键,没有表现出明显的静电荷跃迁,相应的产生非常小的表面偶极距.与面心立方洞位相比,六角密排洞位在费米能级附近产生较低的态密度,在键态附近产生较大的杂化.     

平衡电流位形对电阻壁模稳定性影响的数值模拟

数值研究平衡电流位形对电阻壁模式稳定性的影响.研究发现,对于不同的电流位形,当等离子体边缘处安全因子一定时,最不稳定的电阻壁模的环向模数和极向模数相同.在同一壁位置下,非均匀电流位形驱动的电阻壁模的线性增长率比均匀电流位驱动的电阻壁模的线性增长率大.等离子体速度流在不同的初始电流位形下对电阻壁模稳定性的影响不同.由于磁力线在壁上的挤压,经过线性演化后,电阻壁模进入非线性演化并达到饱和状态,非均匀电流位形下的扰动磁能比均匀电流位形下的扰动磁能饱和度低.