NO分子宏观气体热力学性质的理论研究

采用量子统计系综理论,研究了基态NO分子宏观气体摩尔熵、摩尔内能、摩尔热容等热力学性质.首先应用课题组前期建立的变分代数法(variational algebraic method, VAM)计算获得了基态NO分子的完全振动能级,得到的VAM振动能级作为振动部分,结合欧拉-麦克劳林渐进展开公式的转动贡献,应用于经典的热力学与统计物理公式中,从而计算得到了1000-5000 K温度范围内NO宏观气体的摩尔内能、摩尔熵和摩尔热容.将不同方法计算得到的摩尔热容结果分别与实验值进行比较,结果表明基于VAM完全振动能级获得的结果优于其他方法获得的理论结果.振动部分采用谐振子模型对无限能级求和计算热力学性质的方法有一定的局限性,应当使用有限的完全振动能级进行统计求和.     

R-branch high-lying transition emission spectra of SbNa molecule

The calculation results of the R-branch transition emission spectra of(0–0) band of the A21 → X21 transition system of Sb Na molecule are presented in this paper. These R-branch high-lying transitional emission spectral lines are predicted by using the difference converging method(DCM). Our results show excellent agreement between DCM spectral lines and the experimental values, and the deviations are controlled within 0.0224 cm-1. What is more, based on the principle of over-determined linear equations, the prediction error is quantified in this work, which provides reliable theoretical support for our predicted DCM calculations. This work provides a lot of useful information for understanding the microstructure of Sb Na molecule.     

高超声速平板边界层流动显示的试验研究

本文在高超声速脉冲式风洞内对基于纳米示踪的平面激光散射技术(nano-based planar laser scattering, NPLS)的应用进行了探索, 并在此基础上对平板边界层流动结构的精细测量进行了研究. 试验来流Ma=7.3, 总压4.8 MPa, 总温680 K. 通过时序的分析和调试, 对各分系统实现了高精度的同步控制; 定量的粒子注入及混合, 实现了粒子的均匀撒播, 对主流获得了均匀的显示效果; 对于边界层流动, 获得了精细的瞬态流动结构图像, 显示了层流到湍流的转捩过程, 并分析了其时空演化特性.     

石灰岩对褐煤模拟地下气化残焦物化性质的影响

基于煤炭地下气化过程中石灰岩可能影响煤焦的组成和结构,借助煤炭地下气化模拟实验系统对不同石灰岩掺量(质量分数为0-30%)的褐煤进行水蒸气气化,并采用低温N_2吸附-脱附、XRD和FT-IR等分析手段研究石灰岩对褐煤模拟地下气化残焦的组成、比表面积及孔结构特征、微晶结构和表面官能团等物理化学性质的影响。结果表明,石灰岩对煤焦的元素组成有较大影响。石灰岩可促使煤焦中的微孔向中孔发育,增大煤焦的比表面积和孔容积;当石灰岩掺量从0增加到30%时,煤焦的比表面积增大21.91%,介孔率增加21.49个百分点。XRD分析表明,钙的存在破坏煤焦的芳香结构,使煤焦无序化程度增加,晶面间距(d_(002))增大,抑制煤焦的石墨化发展倾向。FT-IR分析表明,石灰岩存在下,煤焦的羟基官能团减少。     

差分收敛法对双原子分子高J值转动谱线的预言

为了更精确地预言转动量子数J ≥ 100时双原子分子R支和Q支的振转跃迁谱线, 本文在考虑了转动能级展开式中高阶小项H_v的前提下重新推导出能更好地预言R支和Q支跃迁谱线的物理解析公式. 另一方面, 通过对差分收敛法计算过程的细致分析, 从物理误差的角度提出了一个在没有实验数据作为参照时仍然能有效收敛的重要物理判据. 应用这些新公式和新判据对TiF和CO分子R支振转跃迁谱线和TiF分子Q支振转跃迁谱线进行了研究. 结果表明: 包含高阶小项H_v的新公式的预言结果精度比原有不含H_v的公式的结果提高了一个数量级; 新判据的使用能更有效地减小预言谱线的可能误差, 提高预言结果精度. 最后通过与最小二乘法计算结果的对比, 进一步说明新公式和新判据在预言R支和Q支振转跃迁谱线数据方面的有效性和准确性.     

用节点变分的代数方法研究双原子体系的完全振动能谱和离解能

对于使用实验数据作为原数据进行的数值计算, 由于实验误差的普遍存在, 在数值计算过程中可能存在对实验误差的放大效应, 使得微小的实验误差对数值计算的结果产生明显影响. 因此本文通过在AM (algebraic method) 方法中加入用以抵消实验误差的微小变分项δE, 从而将AM改进为节点变分的代数方法VAM (variational algebraic method). 该方法具有更广泛的适用范围, 尤其对处理那些实验数据较少、 误差较大、 已知的实验振动能级远离体系离解能的双原子体系效果明显. 本文利用VAM方法研究了AM方法难以处理的5¹Π_u⁷Li₂, (6d)¹Δ_g Na₂, (7d)¹Δ_gNa₂ 和5¹∑⁺ NaK 等不同碱金属双原子分子的完全振动能谱与离解能, 不但得到了与实验数据精确相符的理论结果, 还正确地预言了许多由于实验条件与技术原因而未能测得的物理数据. 充分表明了VAM 方法的可行性与正确性. 此处对数值误差的分析和物理思考对其他精确的数值计算 或数值模拟研究也有积极的参考意义.     

二维高超声速后台阶表面传热特性实验研究

高超声速后台阶流动是大气层内高速飞行器发动机设计、表面热防护以及高超声速拦截器红外成像窗口气动光学效应校正等诸多先进高超声速技术研发过程中所涉及的一类基础流动问题. 研究高超声速后台阶流动特性对有效提升飞行器综合性能, 进一步掌握高超声速流动机理具有重大基础 意义. 本文以二维高超声速后台阶流动为研究对象, 在KD-01高超声速激波风洞中测量了二维后台阶模型表面传热系数和表面静压, 并将实测台阶下游表面传热系数分布同采用高超声速边界层理论所得估计值进行了比较. 为进一步验证实验结果, 使用NPLS技术测量了其中一种实验状态下台阶周围流动结构. 研究发现, 对于二维高超声速后台阶流动, 台阶下游表面传热分布受台阶处边界层外缘流动特性的直接影响; 在台阶下游分离区和再附区内, 气体黏性占主导作用; 在台阶下游远场区域, 边界层流动特性趋同于平板边界层; 下游边界层基本结构取决于台阶处边界层相对厚度. 对高超声速后台阶流动, 若使用数值模拟方法研究气动热问题, 应当使用湍流模型.     

带喷流超声速光学头罩流场气动光学畸变试验研究

超声速光学头罩在大气层内飞行时, 需要在光学窗口表面顺来流方向进行喷流冷却, 致使窗口上方流场更为复杂. 目标光线穿过窗口上方流场, 受到激波、膨胀波、混合层、湍流边界层等流场结构引起的变密度场影响而产生波前畸变, 导致成像出现偏移、抖动、模糊等气动光学效应. 本文对马赫数3.8来流条件下有无喷流时超声速光学头罩流场引起的气动光学波前畸变进行了试验研究. 基于纳米示踪的平面激光散射技术, 首先对流场图像进行密度校准获得高时空分辨率密度场, 然后采用光线追迹法计算得到波长532 nm平面光波垂直于光学窗口穿过流场后的光程差(optical path difference, OPD)分布, 并对窗口上方近壁区有无喷流状态的流场结构引起的 OPD分布进行了研究. 发现无喷流时, 流场结构相对较为简单, 窗口上方有较长的回流区和层流区, 而有喷流时窗口上方出现复杂的剪切层、混合层及湍流边界层, 流动很快就转捩为湍流结构, 其引起的气动光学畸变要明显高于无喷流状态. 无喷流状态相隔5 μs的流场引起的光程差均方根值分别为0.0348 和0.0356 μm, 有喷流状态的光程差均方根值分别为0.0462 和0.0485 μm. 关键词： 超声速 喷流 气动光学 光程差     

Key module for a novel all-optical network coding scheme

<正>We introduce a novel network-coding scheme that can be implemented in all-optical multicast networks.A simple and successful module based on the all-optical XOR gate is designed to realize the network coding scheme.The module is a key hardware component in realizing the proposed scheme.The working principle and the experimental results of the module are also presented.Experimental results show that the function of the module is sufficient in satisfying the requirements of the proposed network coding scheme.     

Experimental study on supersonic film cooling on the surface of a blunt body in hypersonic flow

The experimental study focuses on the heat flux on a double cone blunt body in the presence of tangential-slot super- sonic injection into hypersonic flow. The tests are conducted in a contoured axisymmetric nozzle with Mach numbers of 7.3 and 8.1, and the total temperature is about 900 K. The injection Mach number is 3.2, and total temperature is 300 K. A constant voltage circuit is developed to supply the temperature detectors instead of the normally used constant current circuit. The schlieren photographs are presented additionally to visualize the flow and help analyze the pressure relationship between the cooling flow and the main flow. The dependence of the film-cooling effectiveness on flow parameters, i.e. the blow ratio, the convective Mach number, and the attack angle, is determined. A semi-empirical formula is tested by the present data, and is improved for a better correlation.