高速气流中激光加热平板数值模拟与分析

 采用流固耦合方法,数值模拟了高速流场中激光作用下来流速度对平板温度分布的影响。结果表明:无激光辐照时,高速气流中平板有较高的气动生热平衡温度,且平板-气流之间的换热系数随来流速度增大而增大;在平板前沿换热系数增长最快,沿平板长度方向增速趋于平缓。分析了激光辐照时高速气流中激光加热平板的温度分布情况,考察了来流速度不同时,气动生热、散热和激光辐照对平板温度的影响,给出了激光辐照后的温升情况和温度分布,分析了在不同速度来流下,对流散热、摩擦生热和激光加热之间的竞争关系,结果表明,平板温度具体分布主要是加热过程竞争的结果。     

无沸腾喷雾冷却技术的研究进展

文中简述了无沸腾喷雾冷却技术近年来国内外的研究进展。着重介绍了关于影响无沸腾区换热各参数的实验研究,如壁面温度、介质体积通量、喷雾流量、喷雾倾角和喷雾高度等,为寻求最佳换热提供了指导。并对无沸腾区的理论研究内容进行了归纳,主要是模拟不同喷雾条件下的换热过程及特性参数(如液膜厚度)的大小和分布,并将理论值与实验数据进行比较分析;总结了影响无沸腾区换热的喷雾特性参数和外部特性。     

美首次用微波让两个离子发生量子纠缠

 美国科学家首次用微波替代常用的激光束,让两个独立的离子(带电原子)发生量子纠缠,这表明,智能手机中采用的微型化商用微波技术可取代量子计算机要求的房间大小的“激光器阵列”,这将大大减小量子计算机的“块头”。最新研究发表在8 月11日出版的《自然》杂志上。
量子计算机主要利用量子物理学的“奇异”规则来解决某些问题,量子纠缠对量子计算机的信息传输和纠错至关重要。离子可作为量子位(量子计算机中的最小信息单位)来存储信息。尽管包括超导电路(人造原子)等在内的量子位的其他“候选者”也能被微波在芯片上操作,但实验表明,离子量子位的表现更好,因为当粒子数量增加时,对离子进行控制的精确度更高且信息损失更少。
量子纠缠是多个粒子联动的状态,到目前为止制出量子纠缠需要高功率激光等大型装置。而微波作为无线通信的载体,同复杂且昂贵的激光源相比,微波元件更容易扩展和升级,以便科学家制造出利用成千上万个离子进行量子计算和模拟的实用设备。
此前,科学家们已成功使用微波实现了对单个离子的操控。现在,美国的科研人员首次借用微波让单个镁离子的“自旋”发生旋转并让一对离子自旋发生了纠缠。参与研究的迪特里希·莱布弗里得称,这是一套常见的量子逻辑操作,旋转和纠缠可按顺序组合以执行量子力学许可的任何计算。
在实验中,两个离子被电磁场“扣住”并在一个由镀在氮化铝衬底上的金电极组成的离子陷阱芯片上盘旋。有些电极会被激活,在离子周围制造出频率介于1GHz 到2GHz 之间、振动的微波辐射脉冲,微波产生了让离子自旋发生旋转的磁场。离子自旋能被看作是指向不同方向的细小条形磁铁,这些磁铁的方向是一种量子属性,可用来表达信息。
使用微波减少了因激光束指向、能量以及被离子诱导的激光器自发发射的不稳定所导致的错误。然而,科学家们仍然需要改进微波操作才能使实际的量子计算或量子模拟成为可能。在实验中,76%的时间发生了量子纠缠,超过了定义量子属性发生所要求的50%这个最低值,但仍然无法与由激光器操作离子达到的最高值99.3%相抗衡。
莱布弗里得表示：“最终,一台中等大小的量子计算机或许看起来由一部智能手机与激光笔一样的设备结合在一起形成,复杂的量子计算机可能和普通台式机一样大。”
摘自中科院高能所《科研动态快报》2011-8     

激光辐照下复合材料树脂基热分解3维温度场模型

 采用控制体积法,从质量和能量守恒角度,推导了激光辐照下复合材料树脂基热分解时温度变化的基本方程。用多步模型描述树脂的热分解反应。提出了热分解气体的1维运动假设,这使得可以在3维情况下考虑热分解气体对流传输的影响,且在不引入力学量的前提下实现3维温度场模型的封闭。考虑到树脂基复合材料的各向异性,对部分分解材料的导热率计算公式进行了推导,并重新推导了部分分解材料对激光的吸收系数计算公式。在一定的简化下,推导的能量守恒方程与文献结果一致。     

不同对流马赫数下光束畸变的实验研究

利用双曝光CCD相机成像技术,研究了小直径光束穿越可压缩混合层流场后所引起的气动光学效应.实验研究结果表明:在不同对流马赫数(Mc=0.17,0.45)下,光束投影(点扩散函数,PSF)发生了不同程度的变形和偏移.此外在不同对流马赫数下细光束投影都存在扩束、缩束和面积几乎不变的现象,但光束投影出现扩、缩束的概率不同.     

Two new least-squares mixed finite element procedures for convection-dominated Sobolev equations

Two new least-squares mixed finite element procedures are formulated for solving convection-dominated Sobolev equations. Optimal H(div;Ω)×H ¹(Ω) norms error estimates are derived under the standard mixed finite spaces. Moreover, these two schemes provide the approximate solutions with first-order and second-order accuracy in time increment, respectively.     

饱和纳米流体多孔介质中竖直嵌入板上边界层的非Newton流

在层流条件下,对饱和多孔介质中的竖直板,研究幂指数型非Newton流的自由对流热交换.非Newton纳米流体服从幂指数型的数学模型,模型综合考虑了Brown运动和热泳的影响.通过相似变换,将问题的偏微分控制方程组,转化为常微分方程组,得到了常微分方程组的数值解.数值解依赖于幂指数n,Lewis数Le,浮力比Nr,Brown运动参数Nb,以及热泳参数Nt.在n和Le的不同取值下,研究并讨论了对相关流体性质参数的影响和简化的Nusselt数.     

N(2,2,0)代数的稳定化子与同余分解

为了深入研究N(2,2,0)代数的代数结构,首先利用代数的推理方法进一步研究了N(2,2,0)代数的稳定化子,改进了以前学者的部分结果,然后利用稳定化子建立了一种同余关系,给出了N(2,2,0)代数的同余分解,证明了其商代数仍是N(2,2,0)代数,并获得了自然同态下一类逆像的代数结构和性质.     

偏微分方程求解的一种新颖方法-格子Boltzmann模型

介绍了一种偏微分方程求解的一种新颖方法格子Boltzmann模型,详细分析了它的基本理论和基本原理.并通过不可压Navier-Stokes方程组和二维含源项扩散方程的数值模拟计算实例,说明格子Boltzmann方法的有效性,展示了广阔的应用前景,为今后更深入的研究和广泛应用提供参考.     

Adaptive mixed least squares Galerkin/Petrov finite element method for stationary conduction convection problems

An adaptive mixed least squares Galerkin/Petrov finite element method (FEM) is developed for stationary conduction convection problems. The mixed least squares Galerkin/Petrov FEM is consistent and stable for any combination of discrete velocity and pressure spaces without requiring the Babuska-Brezzi stability condition. Using the general theory of Verfürth, the posteriori error estimates of the residual type are derived. Finally, numerical tests are presented to illustrate the effectiveness of the method.