微通道中一类生物流体在高Zeta势下的电渗流及传热特性

在高壁面Zeta势下,研究滑移边界条件下满足牛顿流体模型的一类生物流体的电渗流动及传热特性,流体在外加电场、磁场和焦耳加热共同作用下流动.首先,在不使用Debye-Hückel线性近似条件时,利用切比雪夫谱方法给出非线性Poisson-Boltzmann方程和流函数满足的四阶微分方程及热能方程的数值解,将所得结果与利用Debye-Hückel线性近似所得结果进行比较,证明本文数值方法的有效性.其次,讨论电磁环境下壁面Zeta势、哈特曼数H、电渗参数m、滑移参数β对流动特性、泵送特性和捕获现象的影响,并探究焦耳加热参数γ和布林克曼数Br等参数对传热特性的影响.结果表明,壁面Zeta势、电渗参数m、滑移参数β的增大对流体速度有促进作用,而哈特曼数H的增大会抵抗流体流动.研究进一步表明,焦耳加热参数γ和布林克曼数Br的增大会导致温度升高.     

导电突扩管中磁流体管流的数值模拟

采用基于OpenFOAM环境自主开发的低磁雷诺数磁流体求解器,对45°和90°突扩矩形管中液态金属流体在受到垂直流向的外加磁场作用时的速度、感应电流、压力的分布及突扩位置处的MHD三维现象进行数值模拟.结果表明：磁场沿突扩方向时,由于无回流涡,45°比90°突扩管在肩部位置速度分布更优.哈特曼数增大,强射流和突扩结构,在突扩肩部位置引发流动的不稳定性.伴随感应电流的不稳定,流动不稳定发展到突扩位置上游.磁场沿垂直突扩方向时感应电流的三维效应显著.哈特曼数增大,MHD压降显著增大.同方向磁场和相同哈特曼数,不同突扩角度的三维无量纲压力梯度无明显差异.     

等离子体中重离子碰撞过程的理论研究

本文使用经典轨道蒙卡方法研究了弱耦合等离子体环境中的裸核离子与基态氢原子碰撞的电荷转移和电离过程,碰撞能量在10-900 kev/amu范围.粒子间的相互作用使用了含与入射速度相关的动力学效应的Debye-Hückel模型.确定了等离子体屏蔽效应所造成的初态电子坐标与动量的微正则分布.研究了电荷转移和电离过程的总截面与等离子体参数、入射离子电荷、速度的关系.计算结果表明:等离子体环境效应对重离子碰撞过程的影响显著,特别是在低速碰撞时.同时给出了在不同Debye长度(1-50a0)和不同入射离子核电荷数(1～14)条件下的计算结果.     

环形势阱中旋转玻色爱因斯坦凝聚体的基态

应用托马斯-费米近似和虚时演化数值方法研究环形势阱中旋转玻色爱因斯坦凝聚体的基态密度分布.当增加其旋转角频率,或者增加环形势阱的宽度及相应的中心高度,凝聚体基态密度分布均从涡旋晶格相转变为巨涡旋相.当旋转角频率为零时,增加环形势阱的宽度及相应的中心高度,凝聚体基态密度分布从一个圆盘变为圆环.解析结果与数值结果相互吻合.     

纳米尺度下流体剪切流动的分子动力学模拟

利用分子动力学方法模拟流体在两无限大平板间剪切流动过程。研究通道内加入不同体积分数纳米颗粒、体积分数相同纳米颗粒数目不同以及剪切速度对流体密度、速度以及界面滑移的影响。结果表明:近壁区流体数密度呈衰减振荡分布,由近壁区到主流区振幅逐渐减小,颗粒和流体的整体数密度在中心主流区呈抛物线分布。流体剪切应变率随颗粒体积分数的增加逐渐减小,同时剪切应变率和滑移速度之间呈近似线性分布。体积分数相同颗粒数目不同,颗粒在运动过程中呈线,性排列时,剪切应变率最大。随剪切速度的增加,流体滑移速度和滑移长度随之增大,但滑移长度增加量相对较小。     

横向磁场作用下Taylor-Couette湍流流动的大涡模拟

采用大涡模拟方法对横向磁场作用下导电流体Taylor-Couette湍流流动进行数值模拟,以研究其运动规律.计算模型为无限长度,半径比为1/2.雷诺数分别选取为3000和5000,磁场加载方式为全局磁场,哈特曼数取值0—50.对磁场作用下泰勒涡的演化过程、速度分布和湍动能分布进行分析,并与轴向磁场作用下泰勒涡演化过程进行对比.结果表明:磁场对流场有显著的抑制作用,扭曲的泰勒涡在横向磁场的作用下破裂成小尺度涡结构,并沿磁场方向排列;在外圆筒和垂直于磁场方向的区域,磁场抑制效果较强;随着雷诺数的增加,磁场抑制效果减弱,在流场不同区域,流动呈现出不同的特点.与轴向磁场相比,横向磁场对流场的抑制效果较弱,流场分布呈现出明显的各向异性.     

垂直磁场中YBCO薄膜的磁通密度和电流密度分布

通过使用扩展后的Mikheenko等人提出的临界态模型,我们用数值计算方法找出了圆盘状超导薄膜在垂直外磁场中的磁通密度分布和电流密度分布.其中考虑到临界电流密度Jc会随外磁场Ha改变而变化,所以我们采用了Kim型表达式Jc(H)=J0/(1+(|H|/H0)n).计算出的初始磁化曲线和磁滞回线与YBCO薄膜的实验曲线（T=51～77K）符合得很好,说明这个方法在这段温区内比较成功.另外我们也得出并讨论了特征参数J0,H0随温度的变化关系.     

基于等离子体环境涨落的原子结构计算模型

本文将等离子体核聚变反应截面研究中利用等离子体环境涨落进行修正了的Debye-Hückel屏蔽势推广到计算等离子体中辐射离子束缚态的能级结构. 通过Tsallis参数q的变化,在等离子体辐射离子束缚态能级结构的计算中加入等离子体参数涨落的平均效应,即,等离子体动力学. 具体给出了利用修正的Debye-Hückel屏蔽势对类氦铝束缚态能级结构的计算结果. 结果表明基于这种修正的屏蔽势,自由电子的极化分布具有和线性Debye-Hückel屏蔽势不同的结构. 这种通过等离子体涨落分布对屏蔽势函数进 关键词： 等离子体中的原子结构 等离子体环境涨落 修正了的Debye-Hückel屏蔽势     

轴向磁场对分离结晶熔体中热毛细对流的影响

为了了解磁场对分离结晶过程中熔体内热毛细对流的影响,利用有限差分法进行了数值模拟.假定熔体为不可压缩流体,熔体深径比为1,自由表面无因次宽度为0.1,研究了哈特曼数分别为0、25,50和75时的碲锌镉晶体生长过程.结果表明:轴向磁场能够抑制熔体内部的流动,并随磁场强度的增加,抑制作用增强.     

槽内热磁耦合流动换热数值模拟

数值模拟研究了矩形槽内导电流体由于焦耳热作用和电磁力共同作用引起的流动换热现象.数值结果表明,在给定流体性质情况下,焦耳热作用引起对流为两涡,电磁力作用时获得四涡流动,随Ha数的增加,电磁力驱动对流作用增大,热、磁共同作用时,流场温度场与Ha2Pr/Ra大小有关,从而影响到对流换热的强弱,在临界Ha2Pr/Ra以下,焦耳热引起的对流为主,Ha数增加,减弱换热;在临界日Ha2Pr/Ra以上,电磁力驱动的对流为主,Ha数增加,换热强化.     

等离子体中电子弹性散射截面及电导率计算

本文研究了近理想等离子体中的电子弹性散射过程.利用Debye-Hückel模型考虑等离子体环境对电子与离子间相互作用的屏蔽效应.结合分波法计算了不同Debye长度情况下,电子与不同核电荷数离子散射的分波相移和微分散射截面.研究了散射波函数、分波相移和微分截面随等离子体屏蔽参数的变化规律.最后,基于Spitzer公式, 初步讨论了分波法计算的等离子体的电导率与卢瑟福公式计算的电导率之间的区别.     

准各向同性导体指数损耗分析北大核心

高温超导材料具有弱连接和低钉扎力的特性,当超导中通入交流时,导体内磁通线的运动需克服钉扎力,导致焦耳热损耗,即指数损耗,特别是通入的电流接近于临界电流时,该损耗不可忽略。运用数值仿真的方法分析了由第二代高温超导带材构成的准各向同性高温超导股线的指数损耗的特点。研究表明:指数损耗在股线中的分布与磁场的分布密切相关,即处于股线外侧的超导带材的指数损耗要远大于内侧的超导带材;股线总的指数损耗随着通入的电流的增大呈指数倍的增加。     

数值方法研究谐振子势阱和磁场中的带电荷玻色气体

采用数值方法研究了谐振子势阱囚禁带电荷理想玻色气体在磁场中的热力学行为.数值计算结果表明,相变温度随着外加磁场的增加而减小,磁化强度和磁化率与系统温度和外加磁场有关.数值方法修正了托马斯-费米近似,同时极大地提高了计算的效率和精度.     

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采用FLUENT软件分别对外加均匀横向磁场的等截面三维充分发展液态金属管流的层流模型和低雷诺数湍流Lam/Bremhost(LB)模型进行了数值模拟,分析了外加磁场对普通方管LB模型速度分布和压降的影响。比较在相同哈特曼数下,层流和湍流模型方管截面上速度分布和管道中MHD压降。其中,对电流的计算采用磁感应方程来求得。数值模拟结果证明了用低雷诺数LB湍流模型解决方管磁流体流动的可行性。通过层流模型和湍流模型的对比可知,层流模型有较短的入口长度,但管内流体的压降却很大;而湍流模型管内速度更加平均化,管内压降较小,但管内入口长度较长。     

均匀磁场对海森堡XX链中两体热纠缠的影响

通过计算比特数n不大于6海森堡XX链中的两体纠缠,发现只有当n为奇数时,最近邻纠缠在磁场为零时才出现下凹现象.当n为4或6时,非最近邻纠缠在磁场两边对称;当n为5时,非最近邻纠缠在磁场两边则不对称.     

超混沌Lü系统的电路实现

在三维Lü系统的基础上增加一维状态,构建了一个新的四维超混沌Lü系统,简要地分析了该系统平衡点的性质、超混沌吸引子的相图、Lyapunov指数和Lyapunov维数等特性,并设计了一种实现四维超混沌系统的实际电路. 硬件电路实验表明,超混沌Lü系统具有丰富的动力学行为. 关键词： 超混沌Lü系统 Lyapunov指数 电路实现     

平行壁变形导电管磁流体层流数值模拟

采用自主开发的基于 OpenFOAM 环境下的磁流体求解器,对外加横向均匀磁场的导电方管、平行 壁内凹导电管以及平行壁外凸导电管内的磁流体进行了层流数值模拟。在壁面电导率为 0.01、流体雷诺数为 500、 哈特曼数为 500~2000 的条件下,研究了三种导电管中液态金属磁流体速度分布和压降。结果表明：平行壁内凹 和外凸对速度分布具有显著影响;在相同参数条件下,平行壁内凹管的压降大于方管,而平行壁外凸管的压降小 于方管。     

高特征参数下绝缘圆管内液态金属MHD效应研究

液态金属磁流体动力学(MHD)效应是聚变堆液态包层需要解决的关键问题之一。通过实验与数值模拟相结合的方法,研究了高特征参数下绝缘圆管内液态金属MHD效应,获得了强磁场下绝缘圆管内压降变化和流速分布的规律。研究结果表明,绝缘圆管内液态金属MHD压降随外加磁场强度的增加而线性增大,随管道内平均流速的增加也呈线性增长的关系,且压降实验结果与数值模拟及理论结果吻合较好;流速分布的特点为哈特曼层内流速变化剧烈,速度梯度大。基于压降的实验数据分析可得,强磁场环境下绝缘圆管中层流湍流的转换分界点约为Re/Ha=45。     

单颗粒光散射偏振特性的模拟和分析

在入射自然光和线偏振光两种常见情况下,基于Mie理论和Debye级数展开,模拟了整体散射光和各阶散射光的偏振度和偏振比分布。研究结果表明:自然光入射时的散射光一般为部分偏振光,当粒径小于波长时,偏振度分布与Rayleigh散射的一致;当粒径大于波长时,整体散射光的偏振度在前向散射角很低,随着散射角的增加逐渐增高但变化频繁,在彩虹角处有很高的值。当入射光为线偏振光时,散射光一般为椭圆偏振光,整体散射光和各阶散射光的偏振比都很高,只有当方位角远离0°、90°、180°时才会出现极小值。     

H+离子与Li(5f)碰撞单俘获过程理论研究

利用经典径迹蒙特卡罗研究了H 离子与Li(5f)碰撞单俘获过程,分析了不同碰撞速度时截面随末态主量子数n变化的分布行为,截面随末态n变化的分布中存在一个明显峰值,此峰值对应的n随碰撞速度变化不是很明显.同时还计算了不同碰撞速度下,截面随末态角量子数l变化的规律,在截面随角量子数l变化的分布中,存在一个最大峰值,此峰值对应的角动量为lmax,lmax随着碰撞速度的增加而减小,由于l≤n-1的限制,从而使l的分布有两种不同的行为.