计算零温物态方程的一种方法

本文利用Gruneisen系数的冷压微分关系式和经验内插公式,给出物质的冷压和冷能,在1≤ρ/ρ_o≤1.5范围内与Born-Mayer势和改进的Morse势形式的冷压相符得很好。我们计算Pb、W、Mo、Cu、Fe、Al等物质的Hugonit曲线(直至几TPa),与其实验结果比较,符合程度也是令人满意的。本文提供了两个积分表(I_p、I_e),可以利用它方便地计算出物质的冷压和冷能。     

Grüneisen状态方程的数值解及其应用

从Grüneisen状态方程、冲击绝热关系出发,给出求解相关微分方程组的Runge-Kutta法格式.研究钨材料的内部压力、Grüneisen系数、冷压、冷能与比体积之间的数值关系,得出Grüneisen系数、冷压、冷能及常温下压力随比体积的变化曲线.计算给出的压力一比体积关系同实验数据符合较好.在此基础上给出两个压缩状态(比体积分别为V1,V2)下压力随温度变化的曲线,说明温度的变化对压力的影响小于比体积变化的影响.     

用冲击压缩数据计算物质结合能的一个简便解析方法

 在材料性质满足：（1）可用波恩-迈耶势描述其结合能；（2）自由电子对热能的贡献可忽略不计；以及（3）冲击波速度关系式可用直线关系描述的条件下，本文导出了一个用冲击绝热线数据直接计算该材料结合能和格临爱森物态方程的简便解析公式。给出了用本文方法计算Be，Al，Cu，Ta，U等十七种金属的冷能和冷压方程的结果。将本文结果与徐锡申等和Zharkov等的数值计算结果相比较，发现在冲击压缩测量的实验误差范围内，大多数金属的符合程度是比较好的，但Be，Ni和Pb三种金属除外。本文中对上述偏差的可能原因也做了讨论。     

用冲击压缩数据计算物态方程的一种方法——Grüneisen系数最优化

 本文给出了一种用冲击压缩数据计算Grüneisen物态方程参数的方法。它使Grüneisen系数沿实验冲击绝热线的计算值与晶格振动理论的计算值达到最优拟合，给出了23种金属的冷能，冷压公式中的ρ_0K、Q和q以及Grüneisen系数的结果。用这些参数算得的冲击绝热线与实验冲击绝热线之间的平均相对偏差在1%以内。     

冲击绝热曲线上单质固体最大压缩比及相应热力学量

在三项式状态方程概念框架内构建了单质固体材料的通用状态方程模型,以绝对零度Thomas-Fermi模型结果的一部分近似作为被压缩固体的冷能和冷压,并利用Cowan模型和Faussurier类氢平均原子模型得到离子与电子的热能和热压。数值计算证实,在材料压缩比大于2的条件下,该模型具有通用的特点。利用该模型计算了原子序数从3到70的所有单质固体在冲击绝热曲线上的最大压缩比及相应的温度和压强,并与其他模型所得的结果进行了比较。这些数值结果可供强激波压缩实验参考。     

统计自洽场INFERNO模型在金雨贡纽计算中的应用

以Liberman的统计自洽场INFERNO模型为基础,通过自洽求解每个温度密度点的统计自洽场Dirac方程,获得了金在宽广的温度与密度范围内的物态方程,其中包括以维里定理为基础的冷能、冷压计算,以及在宽广的温度与密度范围内的电子热能、热压计算。对离子热运动部分,采用简单的自由体积模型给出其热能及热压。在物态方程的基础上,又计算了金的理论雨贡纽,得到了与实验符合得比较好的结果。研究结果表明,INFERNO模型可用于物质在宽广的温度与密度范围内的物态方程计算。     

基于临界区传热特性的LNG冷能与空分系统集成与优化

本文提出了一种利用LNG冷能的新型空分流程,利用LNG冷能冷却进入氮压机的下塔顶部氮气并使其节流液化,部分液体作为产品输出,部分液体流入过冷器后进入上塔顶部完成回流,节流产生的高压氮返回LNG冷能换热器补充冷能。本文采用MATLAB编程对该流程进行计算,并考虑冷热流体在临界区比定压热容随温度剧烈变化的特性,分析氮气压缩机入口温度与总压比对系统能耗、LNG冷能利用率的影响。计算结果表明:氮气压缩机入口温度的降低会同时降低氮压机耗功和LNG冷能利用率,系统等效能耗随其先降低后升高;氮气压缩机总压比的升高会增加氮压机耗功与LNG冷能利用率,但系统等效能耗随之降低;将氮气压缩机入口温度选定为准临界温度时冷能利用系统的等效能耗最低,LNG冷能的利用最高效,相较于已有文献研究结果,本研究所设计新流程的单位液体产品能耗与LNG冷能利用率等指标均有大幅度提高。     

铂Hugoniot曲线的Ab initio计算

对于一个原子平均体积为V，温度为T的热力学系统，体系的Hdmholtz自由能可以写为F(V，T)=Ec(V) Fion(V，T) Fd(V，T) Fmag(V，T)其中Ec为0-K冷能。对于其中的电子热激发贡献Fel和磁自由度贡献Fmag较为精确的计算是采用Jarlborg方案。对于晶格热运动贡献Fion，目前流行的有三种计算方案，即：Moruzzi的Debye-Grueneisen方案、Moriarty的MGPT方案和Wasserman的CELL模型方案。Debye-Gruoneisen方案对于低温问题比较适合，MGPT方案和CELL模型方案过于复杂较难用于解决一般的实际问题。提出了一种适合于处理高温问题的经典平均场(CMF)方案。这种方案利用了CELL模型和自由体积理论的平均场思想，但摒弃了对势，取而代之直接利用冷能曲线进行数值积分。计算方案不含任何可调参数，即不需要Debye温度也不需要Grueneisen参数。通常金属铂是进行高压高温研究的定标材料。利用LAPW方法计算其冷能Ec，计算了金属铂(Pt)的激波压缩性质，如P-V、P-T、比热和Grueneisen参数等。计算结果更支持Holmes等人最近的实验结果。     

金属冷压方程的数值分析

在金属等温体积模量和冲击波动态压缩实验数据基础上,利用胡-经(HJ)方法计算了57 种金属材料在Born-Mayer(BM)模型中冷压参数q 和Q,同时提出了在没有足够实测冲击波数据前提下结合零温 Thomas-Fermi(TF)模型与低压实验数据计算冷压参数的试探法。组合Faussurier 电子热压模型、Cowan 离子热压模型和以上方法得到的冷压拟合式,通过对Be、Co 和Pb 的计算和实验的冲击绝热数据的对比,分析了HJ 法与综合优选法得到的q 和Q 之间的差异。进一步计算了Sr、Ba 和Sm 材料沿冲击绝热曲线上的热力学量,通过与相应的实测结果以及与其他模型对比来评估HJ 冷压方程的精度。     

利用LNG冷能的间接冷冻法海水淡化流程及其初步分析

介绍了一种利用LNG冷能进行海水淡化的间接冷冻法,即利用二次冷媒传递LNG气化过程中放出的冷量于海水的结冰过程,最终得到淡水。叙述其流程和优点,并指出选择二次冷媒的原因。对实验样机中的关键部件——结晶器的换热面积进行了估算,并给出其结冰过程中换热量、冰层厚度、换热系数等相关参数随时间的变化趋势。最后从能量效率和火用效率角度考察LNG冷能的利用效率。     

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The cold pressure parameters of q and Q in the Born-Mayer(BM) model for fifty-seven metals equations were calculated by using the Hu-Jing(HJ) method based on isothermal bulk moduli of metal and measured data in shock wave experiments, and at the same time a trial method for computing them by combining Thomas-Fermi model at absolute zero-temperature with low pressure experiment data, is put forward for lack of the sufficient shock wave experiment data. By integrating the Faussurier model for electron thermal pressure, the Cowan model for ion thermal pressure and the above obtained cold pressure fitted formula, the Hugoniot curves of Be, Co and Pb are calculated and compared with experimental data, and then the discrepancies of q value and Q value obtained by HJ method and a comprehensive method are analyzed and interpreted. Furthermore, the precision for the cold pressure equation by HJ method is assessed by comparing the thermodynamic quantities on the Hugoniot curves of Sr, Ba, and Sm with the corresponding measured results and the calculated ones by other models.     

凝聚态物质状态方程的一个数值模型

建立了凝聚态物质的一个三项式状态方程：以Faussurier平均原子模型为基础计算电子热压和电子热能;以Cowan模型为基础计算离子热压和离子热能;用基于实验数据的半经验拟合公式计算物质的冷压和冷能。用实验数据检验了用平均原子模型计算的平均电离度。将状态方程与Hugoniot关系式相结合,计算了Be和Al的冲击绝热曲线,结果充分地展现出电子在高温、高密度条件下的壳层结构效应。     

爆轰产物的冷比内能与冷压的函数表达式

 猛炸药爆轰产物的状态可以用两相的强排斥-平动物态方程（简称为两相的排平物态方程）很好地描述。以爆轰产物分两段的等熵曲线为参考曲线的两相的排平（k, γ）物态方程,已经用于爆轰参数和强爆轰参数的理论估算,所得理论值与实验值符合得很好。为了更方便地估算爆温,有必要给出描述分子间相互作用的比内能项与压力项（分别简称为冷比内能与冷压）。参照描述分子间相互作用的Morse势和Mie势的排斥项,给出了带待定参数A、m、n和l的冷比能项和冷压项,这样的物态方程被称为两相的排平（A, m, n, l）物态方程。用TNT的{D, ρ₀}实验数据组,确定了两相的排平（A, m, n, l）物态方程的参数n=1和l=1/3,因此,可将其简称为两相的排平（A, m）物态方程。它适用于所有的猛炸药的爆轰产物。用硝基甲烷的强爆轰参数{p, D, T}实验数据组对其所做的检验表明,两相的排平（A, m）物态方程是恰当的爆轰产物物态方程。     

派热克斯玻璃的固态相变区物态方程

派热克斯玻璃的Hugoniot实验数据显示了在20GPa以下存在相变,我们认为这是一种固态-固态的一级相变,根据Gibbs相平衡条件并应用了相变前的低压物态方程,计算了这种固态-固态相变的熵增。计算表明熵增为负值,即相变为放热过程。在此基础上给出了相变区的物态方程,其中冷压为平台,内能计入了相变熵的影响。由相变区的物态方程得到的理论的与实验的Hugoniot曲线基本一致。     

用赝势方法计算五种简单金属的Hugoniot曲线

基于本文作者在文献[1]中所导出的冷压P_x,利用德拜固体模型并考虑电子的热压,得到了金属的高温高压状态方程。在与Hugoniot方程联立后,就能算出Hugoniot曲线。本文计算了五种简单金属的Hugoniot曲线。结果表明,在现有实验数据所能达到的范围内,理论计算与实验符合都比较好。 关键词：     

Effect of radiation on compressibility of hot dense sodium and iron plasma using improved screened hydrogenic model with l splitting

High pressure investigations of matter involve the study of strong shock wave dynamics within the materials which gives rise to many thermal effects leading to dissociation of molecules, ionization of atoms, and radiation emission, etc.The response of materials experiencing a strong shock can be determined by its shock Hugoniot calculations which are frequently applied in numerical and experimental studies in inertial confinement fusion, laboratory astrophysical plasma,etc. These studies involve high energy density plasmas in which the radiation plays an important role in determining the energy deposition and maximum compressibility achieved by the shock within material. In this study, we present an investigation for the effect of radiation pressure on the maximum compressibility of the material using shock Hugoniot calculations. In shock Hugoniot calculations, an equation of state(EOS) is developed in which electronic contributions for EOS calculations are taken from an improved screened hydrogenic model with-l splitting(I-SHML) [High Energy Density Physics(2018) 26 48] under local thermodynamic equilibrium(LTE) conditions. The thermal ionic part calculations are adopted from the state of the art Cowan model while the cold ionic contributions are adopted from the scaled binding energy model. The Shock Hugoniot calculations are carried out for sodium and iron plasmas and our calculated results show excellent agreement with published results obtained by using either sophisticated self-consistent models or the first principle study.     

Mean-field potential calculations of high-pressure equation of state for BeO

A systematic study of the Hugoniot equation of state, phase transition, and the other thermodynamic properties including the Hugoniot temperature, the electronic and ionic heat capacities, and the Gruneisen parameter for shockcompressed BeO, has been carried out by calculating the total free energy. The method of calculations combines first-principles treatment for 0 K and finite-T electronic contribution and the mean-field-potential approach for the vibrational contribution of the lattice ion to the total energy. Our calculated Hugoniot is in good agreement with the experimental data.     

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