Fe-Pb合金凝固多相体系内偏析形成过程的三维数值模拟

基于Eulerian-Eulerian方法和流体体积技术,建立了三维多相流体动力学凝固模型,并将其与质量、动量、溶质和热焓守恒方程相耦合,对Fe-Pb合金侧向凝固过程进行了数值模拟.首先,分析了分布面积二次梯度((SPb))和浓度二次梯度((CPb))对偏析模式的影响,结果表明:液、气两相的流动相变使偏析模式表现为上端X形下端V形,X偏析由气相相变驱动力和多取向相变作用下的"散射"形成;ttc时,随(SPb)和(CPb)曲线降低,X偏析的下偏析角增大,上偏析角和V偏析角减小,Pb收得率增大,有利于获得含量稳定弥散的凝固组织.此外,还研究了液、气两相交互流动下通道偏析的形成机理,结果表明:通道偏析仅存在于流动-相变交互作用(ul·cl和ug·cg)为负值的区域,该区域的流动扰动抑制合金的局部凝固,促进偏析通道生长;流动-相变交互作用负值越小,偏析通道持续增长越稳定.模拟结果与实验结果相符合,验证了模型的准确性.     

氧化锌纳米线场发射第一性原理研究

本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了不同横截面氧化锌纳米线(ZnONW)的结构稳定性和场致发射特性.结果表明:ZnONW的直径越大,原子弛豫后Zn-O键键长变化越小,体系越稳定;随外加电场增强,长径比较大的纳米线体系态密度(DOS)和分波态密度(PDOS)均向低能方向移动,最高占据分子轨道(HOMO)-最低未占据分子轨道(LUMO)能隙减少,体系电荷移向NW顶端.DOS/PDOS,HOMO/LUMO,能隙及有效功函数分析结果表明,具有较小横截面积的NW-1场发射性能最佳.     

N-M(Cd,Mg)共掺闭口氧化锌纳米管场发射第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法, 分别研究了N掺杂和N-M(Cd, Mg)共掺(9, 0)型闭口氧化锌纳米管(ZnONT)的几何结构和场发射性能.结果表明: N原子能够提高体系帽端结构的稳定性; 随外加电场增强, 体系的态密度向低能方向移动, 最高占据分子轨道(HOMO)-最低未占据分子轨道(LUMO)能隙及有效功函数变小, 电荷向帽端聚集程度愈高. 体系态密度/局域态密度, HOMO/LUMO, 能隙及Mulliken电荷分析一致表明, N-Cd共掺可提高ZnONT的场发射性能, N-Mg共掺反而抑制其电子发射. 关键词： 第一性原理 ZnO纳米管 场发射 共掺杂     

非均匀外力对粗粒化DNA穿孔行为影响的模拟研究

通过建立DNA高分子的粗粒化模型,采用分子动力学方法模拟其穿孔行为,研究了不同的孔内非均匀外力对DNA高分子穿孔的影响.外力及高分子链内部势能在分子水平下对单体的综合作用很复杂,某些条件穿孔过程会产生后面粒子超过前面粒子而使高分子链堵塞在孔内的情况.研究还发现,穿孔行为是否成功与孔口力的大小有关,在成功穿孔的情况下,非均匀外力相比于恒力情况穿孔时间至少减少了1/2.这些结果对理解DNA复杂的穿孔机理提供了新的视角.     

N-M(In,Ga,Al)共掺(6,6)型闭口氧化锌纳米管场发射第一性原理研究

运用以密度泛函理论为基础的第一性原理计算方法,研究了N-M(In,Ga,Al)共掺(6,6)型闭口氧化锌(ZnO)单壁纳米管的结构稳定性和场致发射特性.结果表明:共掺可增强体系帽端的稳定性;外加电场越大,各体系的态密度(DOS)分布越低,能隙和有效功函数越小,电荷向帽端聚集.DOS,最高占据分子轨道(HOMO)/最低未占据分子轨道(LUMO),Mulliken电荷和有效功函数分析结果一致表明,N-In共掺体系的场发射性能最优.