氩等离子体物态方程的TF简化模型

对于高温高压下氩等离子体的电离度和物态方程,本文给出了一种基于Thomas-Feimi(TF)统计模型的简化计算新方法:首先将TF模型电离势的数值结果进行函数逼近,给出一个便于数值求解的计算电离度的近似计算方法,并由此计算了局部热动平衡下的氩等离子体在10～1000 eV高温范围内的物态方程.计算结果与国外报道的其他几种理论模型的计算结果均符合很好,与实验值也吻合较好.本文所提出的简单模型也适用于计算混合物物态方程,可以在电磁发射技术领域中的强电离等离子体中有更为广阔的应用前景.     

惰性物质等离子体物态方程研究

对高温高压下惰性等离子体的电离度和物态方程，给出了一种基于Thomas-Feimi(TF)统计模型的简化计算新方法，即首先对TF模型电离势的数值结果进行函数逼近，得出近似计算电离势的简单解析函数；在局部热动平衡情况下，假定离子数密度n(Z^*)为Z^*的连续函数，再由Debye-Hückel修正的 Saha 方程，得出了一个便于数值求解的电离度的近似计算公式，从而建立了一种惰性等离子体物态方程的简化模型，并对氦、氖、氩三种惰性物质等离子体进行了计算.计算结果与其他文献计算结果和实验值均符合很好.所提出的简单模型也适用于计算混合物物态方程，在高温高密度强电离等离子体领域将有更为广阔的应用前景.     

氢的高密度等离子体物态方程

 采用Thomas Fermi（TF）方法,计算了氢的高密度等离子体物态方程,并引入TF等效电离度概念。等效电离度的计算结果表明,TF方法也可用于宽广温度、密度范围的等离子体物态方程计算,且在高密度区,其结果比活度展开法（ACTEX）和Debye-Huckel（DH）理论更为合理。     

利用Gordon-Kim模型对NaCl物态方程的研究

 本文对孤立离子Hartree-Fock波函数的数值解出发，直接计算了NaCl晶体中各种离子对的相互作用势。结果表明，对不同的离子对，其短程作用势性质不同。对Na⁺-Cl^-离子对，其短程作用势为正，而对Cl^--Cl^-离子对和Na⁺-Na⁺离子对，对物理上感兴趣的大部分距离范围内，其短程作用势为负。在对以上的离子对势进行了解析拟合后，通过晶格动力学的方法计算了晶体的Grüneisen参数和物态方程，其结果与实验符合程度是令人满意的。     

部分电离稠密氦等离子体物态方程的自洽变分计算

稠密氦在高温高压下将会发生电离, 电离能会因为原子、离子以及电子之间的相互作用而降低. 考虑He，He⁺，He²⁺，e之间的相互作用, 通过粒子化学势平衡得到非理想的电离平衡方程，用自洽流体变分过程对方程求解, 进而对自由能求导获得体系的热力学状态参量. 模型计算结果与已有的实验和理论计算相一致. 用此模型预测密度10^-3—10^0.3 g/cm³和温度4—7 eV范围的物态方程, 获得了压力在500　GPa以内的理论数据. 计算表明粒子间的非理想相互作用引起的电离能降低是出现压致电离现象的主要原因，在高温高密度物态方程的计算中必须考虑粒子间非理想相互作用对电离能修正的影响. 关键词： 氦 物态方程 部分电离等离子体 自洽变分     

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.     

固氖高压物态方程的量子理论计算

 运用Hartree-Fock计算方法和原子团簇理论,研究了高压下面心立方晶体氖中的二体相互作用、三体相互作用对中心原子势能及冷能的贡献。结合零点振动能,计算得到了固氖在4~208 GPa压强范围内的等温物态方程。结果表明,在较高压强区域内,等温压缩线与高压实验数据符合得非常好;在压强超过100 GPa的区域内,计算得到的等温压缩线较目前已有的理论研究结果系统地改善并提高了3%~5%,精确地解释了固氖的高压实验数据。     

一种体积物态方程物理基础的讨论

 对体积物态方程v-v_c=(R/p)(h-h_c)的物理基础进行了讨论。给出了该方程的一个统计力学形式证明,从而给出了方程中物质参数的微观定义,亦即给出了该方程的具体表达式。在R=R(p)假设下,给出了方程中物质参数的热力学表达式,通过分析其与Debye理论下的对应态定律的一致性,证明了该假设的近似合理性,从而也就证明了该方程的成立并不受其建立时所依据的定压比热为常数这一过强条件的限制。进一步地,通过与物质参数热力学表达式常压实验值的比较,指出了单纯的R=R(p)假定存在一定的局限,该局限引起的偏差随温度的升高而增大,在常压下的高温区间,该偏差在20%左右。     

A new global hydrogen equation of state model

Abstract

Simple statistical mechanics models have been assembled into a wide-range equation of state for the hydrogen isotopes. The solid is represented by an Einstein-Grüneisen model delimited by a Lindemann melting curve. The fluid is represented by an ideal gas plus a soft-sphere fluid configurational term. Dissociation and ionization are approximated by modifying the ideal gas chemical-equilibrium formulation. The T = 0 isotherm and dissociation models have been fitted to a new diamond-anvil isotherm and to laser-generated shock data. The main limitation of the model is in ionization at high compression.     

一种简化维里型状态方程预测高温甲烷PVT关系

为满足描述爆轰环境下高温气体高温、中高压状态的需求,本文提出了一种基于Lennard-Jones(LJ)势能函数的简化维里型状态方程Han-Long(HL).应用HL状态方程计算了甲烷1000 K以上112组理论和实验数据,计算所得体积平均绝对偏差约为1%,最大误差为3.28%,远低于DMW状态方程和BS状态方程的计算偏差.采用HL状态方程计算了甲烷冲击试验的热力学数据,计算所得体积偏差均小于3%.结果表明,HL状态方程能够很好的描述高温甲烷的热力学状态.     

非理想氩等离子体电子密度和平均离化度理论研究

用SHM模型计算了非理想Ar等离子体在温度T为2.0eV、密度ρ为0.01~0.5g•cm-3的电子密度和平均离化度。研究了非理想Ar等离子体电子密度和平均离化度随温度、密度的变化规律,得到了在温度T为2.0eV、密度ρ为0.01~0.5g•cm-3非理想Ar等离子体的平均离化度小于0.5的结果。这表明非理想Ar等离子体的平均离化度非常低,大量的Ar仍然处于非电离状态。计算的结果还显示了平均离化度随等离子体密度ρ增加而减小的特征,并分析了减小的原因。     

温稠密铝等离子体物态方程及其电离平衡研究

温稠密物质的物性参数在惯性约束聚变能源、Z箍缩等高能量密度物理领域的实验结果分析和物理过程数值模拟等方面有着重要的应用价值.本文应用部分电离等离子体模型,在理想自由能的基础上考虑了库仑相互作用、排斥体积作用和极化作用等非理想特性,开展了温稠密等离子体物态方程和电离平衡的研究.计算了温稠密铝等离子体的压强等物态方程数据和在密度为1.0×10^-4-3.0 g/cm^3,温度为1.0×10^4-3.0×10^4 K范围内的粒子组分.计算结果显示,铝等离子体的平均电离度在临界密度区域内随着密度的增加而突然增大.根据非理想Saha方程中有效电离能这一关键参数,分析了铝等离子体平均电离度在临界密度区域内随密度迅速增大的现象.     

A comprehensive approach to an equation of state for hard spheres and Lennard-Jones fluids

We present a simple method of obtaining various equations of state for hard sphere fluid in a simple unifying way.We will guess equations of state by using suitable axiomatic functional forms (n=1,2,3,4,5) for surface tension S n m (r),r ≥ d/2 with intermolecular separation r as a variable,where m is an arbitrary real number (pole).Among the equations of state obtained in this way are Percus-Yevick,scaled particle theory and Carnahan-Starling equations of state.In addition,we have found a simple equation of state for the hard sphere fluid in the region that represents the simulation data accurately.It is found that for both hard sphere fluids as well as Lennard-Jones fluids,with m=3/4 the derived equation of state (EOS) gives results which are in good agreement with computer simulation results.Furthermore,this equation of state gives the Percus-Yevick (pressure) EOS for the m=0,the Carnahan-Starling EOS for m=4/5,while for the value of m=1 it corresponds to a scaled particle theory EOS.     

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.     

统一状态方程描述同位素气体

通过对分子动力学模拟公式和同位素相互作用势特点的分析,提出用一个统一的状态方程描述同位素气体的P-V-T特性.进而选用Benedict-Webb-Rubin方程作为统一的状态方程,利用H2气体的135组实验值确定其八个参数.这个方程的计算结果与H2和D2气体的实验值符合良好.T2气体目前尚未见到成套的P-V-T实验数据报道,不能直接与实验结果对比,但与T2气体的分子动力学模拟计算结果一致.