大气压非平衡等离子体甲烷干法重整零维数值模拟

大气压非平衡等离子体由于其独特的非平衡特性,可为甲烷和二氧化碳稳定温室气体分子活化和重整提供非热平衡和活化环境.本文采用了零维等离子体化学反应动力学模型,考虑了详细的CH₄/CO₂等离子体化学反应集,重点研究了反应气体CH₄/CO₂摩尔分数(5%—95%)对大气压非平衡等离子体甲烷干法重整制合成气和重要含氧化合物的影响.首先,给出了进料气体不同体积比时电子密度和温度随时间的演化规律,结果表明初始甲烷摩尔分数的提高有利于获得较高的电子密度和电子温度.随后,讨论了主要自由基和离子数密度在不同的甲烷摩尔分数下随着时间的变化规律,并给出了反应气体的转化率、合成气体和重要含氧化合物的选择性.此外,还明确了合成气和含氧化合物主要生成和损耗的化学反应路径,发现甲基和羟基是合成含氧化合物的关键中间体.最后,归纳总结给出了主要等离子体粒子之间的总体等离子体化学反应流程图.     

极端相对论快电子分布等离子体中横振荡色散关系

本文对各向同性极端相对论快电子呈幂律分布等离子体中横振荡色散关系进行了解析和数值研究.得到长波支和短波支色散关系的解析表达式.由于解析近似对波数的限制,无法得到全波数空间色散曲线,因此对色散方程进行了数值求解.研究表明,在满足长波支和短波支条件时,解析色散曲线与数值色散曲线完全符合.此外,利用多项式回归的方法对数值结果进行拟合,得到不同参数下快电子分布等离子体横振荡色散关系近似表达式,该结果为进一步研究快电子分布等离子体的性质提供了重要的理论依据. 关键词： 相对论性等离子体 快电子分布 色散关系 数值计算     

修正的kappa分布等离子体横振荡的色散关系

研究无磁化、无碰撞、各向同性相对论修正的kappa分布等离体横振荡的色散关系,得到长波和短波近似下色散关系的解析表达式。利用数值计算,得到完整的色散曲线。结果表明:在满足长波支和短波支条件时,解析色散曲线与数值色散曲线完全吻合;色散关系不但依赖于等离子体的温度,而且     

强耦合尘埃等离子体中正电扰动下的尘埃声激波

研究了强耦合尘埃等离子体的尘埃声波的线性色散关系和尘埃声孤波的非线性传播。考虑一个包含电子、离子、正电扰动尘埃颗粒的完全电离的三成分模型等离子体。假定其电子、离子数密度服从玻尔兹曼分布,而大质量的尘埃成分用一组经典流体方程描述,对系统方程进行线性化,得到了尘埃声波的线性色散关系,发现离子的集中参数对色散关系的影响很大。用约化摄动法对系统方程进行展开,得到了描述小振幅孤波的伯格斯方程。基于伯格斯方程研究了尘埃声孤波的基本特性,发现尘埃颗粒的强耦合效应对尘埃声孤波有很大的修正作用。该研究结果有助于理解尘埃空间等离子体中局域波的一些特性。     

集体噪声信道上带身份认证的无信息泄露的量子对话协议

在集体噪声条件下提出三个带身份认证的量子对话协议,两个量子对话协议分别用于抵抗集体消相干噪声和集体旋转噪声,另一个用于同时抵抗这两种集体噪声.通信双方通过广义幺正变换将自己的秘密信息编码到量子态中;并根据自己的秘密信息和携带秘密信息的粒子的初末两量子态,便可推知对方的秘密信息实现量子对话.协议的效率、安全性和无信息泄露等性能分析表明了协议的有效性.     

Kinetic Alfvén waves in a deuterium-tritium fusion plasma with slowing-down distributed α-particles

The dispersion relation and damping rate of kinetic Alfvén waves (KAWs) in a deuterium-tritium fusion plasma with slowing-down distributed $\alpha$-particles are investigated using the kinetic theory. The variations of wave frequency and damping rate with respect to the $\alpha$ concentration (${n_{\alpha}/n_{\rm e}}$) and perpendicular wave number (${k_ \bot }$) are studied from a numerical way. The results show that the fluctuation of $\alpha$ concentration slightly affects the frequency and damping rate of KAWs at low ${n_{\alpha}/n_{\rm e}}$. In addition, the frequency and the damping rate increase as the ${k_ \bot}$ and the background temperature ${T_{\rm e}}$ increase. For comparison, the calculations are performed also in the case of $\alpha$-particles following an equivalent Maxwellian distribution. For a given ${k_ \bot }$, the value of the frequency obtained in the slowing-down distribution case is smaller than that obtained in the Maxwellian distribution case. Conversely, the value of the damping rate obtained in the slowing-down distribution case is slightly larger than that obtained in the Maxwellian distribution case.     

相对论粒子在地球偶极磁场中辐射谱的数值计算

从运动的荷电粒子产生的流密度出发,研究了在地球偶极磁场中运动的相对论性荷电粒子的辐射能量谱,并对其进行数值计算.分析了相对论性荷电粒子在地球偶极磁场这种特殊磁场中的辐射特点.     

Kerr介质中级联三能级原子与压缩相干态相互作用的光子统计演化

本文研究了存在Kerr介质的高Q腔中压缩相干态与级联三能级原子相互作用的光子统计演化规律,讨论了光场参数、Kerr介质及相干振幅对平均光子数的影响.     

非旋波近似下类克尔介质中“单模光场-受激三能级原子”系统的光子统计演化分析

本文研究了非旋波近似下类克尔介质对“单模光场-受激三能级原子”系统的光子统计演化特性的影响.数值计算的结果表明:类克尔介质的作用直接影响着受激辐射场的平均光子数< n(t) >的Rabi振荡的幅度和频率;而虚光场的影响则表现为受激辐射场的量子噪音,它与激发场强的变化及场与介质的耦合程度密切相关.另外,本文还对< n(t)>进行了频谱分析,结果发现该非线性系统存在着一系列高次谐波;并且,各高次谐波成分和振幅的变化情况完全依赖于激发场强及与介质的耦合程度.     

T-C模型中虚光子过程对光场压缩效应的影响

利用全量子理论,研究非旋波近似下TC模型中受激场的压缩效应.结果表明:非旋波近似下,由于虚光场的影响,Q的演化曲线出现了“小锯齿状”,表现为系统的量子噪声,随着ω和n的增大,量子噪声分别减小和增大,虚光子过程使光场的压缩程度明显加深;研究结果还揭示了原子场耦合系数λ及原子间耦合系数g与光场压缩效应的关系. 关键词： T-C模型 非旋波近似 压缩效应 量子噪声