自由电弧热发射阴极的物理模型

基于Braginskii理论建立了自由电弧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.     

托卡马克删削层与偏滤器中等离子体输运的解析研究

研究了托卡马克删削层和部分偏滤器等离子体的输运问题.利用粒子数守恒和“两点模型”,计算了在有摩擦的情况下,删削层中等离子体的密度分布、温度分布和杂质辐射的功率损失 关键词： 偏滤器区域 删削层 等离子体输运     

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.     

中等质量碎片的内部激发对同位素核温度的影响

利用费米气体模型和区域密度近似分别计算单粒子能级密度,通过单粒子能级密度求得中等质量碎片(IMF)的内部配分函数. 计算表明,热核衰变过程中发射的中等质量碎片的内部激发对同位素核温度的测量结果有很大的影响.     

超导线圈VPI过程动态模型分析

针对A15型超导磁体真空压力浸渍的实际需要,研究了超导磁体真空压力浸渍(VPI)的过程,并以渗流力学为基础对超导磁体恒温立式VPI动态过程进行了建模计算。由于浸渍树脂的流变特性会随时间变化,因此浸渍需要考虑到浸渍树脂的动态变化。对于浸渍中经常使用的两种低温性能良好的环氧树脂—DW3型和CTD101K型,采用流变仪对其流变特性进行了测量并以Arrhenius模型建立了固化模型。将树脂的固化模型带入恒温立式VPI动态模型进行计算,计算结果表明,浸渍区域的半径、浸渍温度、浸渍用环氧的种类和浸渍时间等因素都会影响到浸渍的最终结果。     

基于二阶矩燃烧模型的液雾燃烧大涡模拟

采用亚网格动能(k方程)应力模型、二阶矩(SOM)燃烧模型和欧拉拉氏两相流模型,对乙醇-空气液雾燃烧进行了大涡模拟(LES)。瞬态结果显示:在火焰的高温区域,旋涡强度较大;在高温区边缘附近存在的拟序结构有脱落的趋势。在燃烧装置的燃料进口附近,近喷嘴中心区域,大量液滴聚集在条状湍流拟序结构的周围。LES模拟的统计结果给出的温度分布与实验结果吻合较好。说明SOM燃烧模型适用于液雾两相湍流燃烧研究,计算结果经过和实验数据对比发现,LES-SOM燃烧模型优于RANS-PDF及LES-FA计算结果。数值计算结果与实验结果的误差主要是由于采用统观一步反应机理引起的,表明燃烧模型还有待进一步改进。     

CICC型超导体运行电流的设计

使用超导电性恢复温度模型分析了 CICC型超导体的稳定性与界限电流的关系 ,推导出表明导体运行电流位于下界限电流区域的门限临界电流的表达式 ,给出了 HT- 7U极向场 PF线圈导体的一种设计方案的计算结果。     

惰性气体黏度的剩余熵标度模型

黏度是能源、动力、化工等系统设计分析中常用的重要物性参数.本文探讨了5种惰性气体(He、Ne、Ar、Kr、Xe)气相和超临界黏度的计算,以实际气体与同温度稀薄气体的黏度之比作为无量纲对比黏度,发现5种惰性气体的无量纲对比黏度与剩余熵之间满足同一单值函数关系,据此建立了惰性气体的气相和超临界黏度模型,其中稀薄气体黏度关联式借助气体动理论建立,剩余熵由Soave-Redlich-Kwong (SRK)状态方程计算.对比了183~2150 K、380 MPa以内的1819个实验数据,模型计算偏差小于1.5%的数据点占89%,偏差较大的数据点主要分布于10 MPa以上的高压区域,最大偏差为4.4%.本文模型可用于实验数据缺乏区域惰性气体黏度性质的准确预估。     

量子自旋系统的块自旋方案及其簇团Monte Carlo模拟方法

本文提出了一种关于一维和二维量子自旋系统的Monte Carlo模拟新算法。具体给出了对于一维和二维Heisenberg模型的计算方案。在s=1/2的铁磁和反铁磁链情况下的计算结果证实了此方法有效地克服了“临界慢化(CSD)”效应和能够达到更低的温度区域进行计算。该方法可推广到各向异性和高自旋(s=1,3/2,…)量子系统、二维经典8-顶角格点模型和低维费密系统。 关键词：     

双电子复合过程在激光在Au靶耦合物理中的作用

 描述了考虑双电子复合过程的平均原子模型,通过与流体力学耦合计算,对双电子复合过程在激光－Au靶耦合物理中的作用进行了总体计算,结果表明,双电子复合对等离子体状态及X光转换等有明显影响,特别表现在晕区电子温度、电离度的降低,激光－X光的转换效率的提高以及X光的发光区域变宽等。     

撞击流内相间传热传质理论模型研究

将直接模拟蒙特卡洛(DSMC)方法与传热传质理论相结合,建立了考虑颗粒碰撞与热质传递过程的气固两相撞击流理论模型。应用所建理论模型计算分析了撞击流内的热质传递过程,以及颗粒预热温度对传递过程的影响。结果表明:利用所建模型对撞击流干燥过程的计算结果合理、正确,该模型能够有效地用于撞击流内传热传质过程的理论分析;撞击流内传递过程的有效体积位于两喷嘴之间区域,且在撞击区内的传递过程得到强化;提高颗粒的预热温度可以有效提高干燥装置的干燥强度。     

Block模型与数值模拟法预测室内温度分布

本文采用Block模型对一室内的热环境进行理论计算,在垂直方向上空间被划分为五个区域,建立风量与热平衡方程进行计算,由此可以得到由于自然对流作用而产生的沿壁面上升或下降的气流以及室内垂直温度分布.此外,本文还利用商用软件Airpak以实测壁面温度作为第一类边界条件对室内的热环境进行了数值模拟,分析了室内垂直方向的温度分布,并采用国外实验数据进行验证.结果表明,两种方法得到的结果与实验测试结果基本一致.