热力学中的特征函数

在热力学中人们引入了特征函数,即在适当选择独立变量的条件下,只用一个热力学函数就可以确定系统全部的热力学性质.这个函数叫特征函数,相应的独立交量叫特征变量. 为什么只有选则的独立变量是特征变量时,热力学函数才具有特征函数的性质呢?对这个问题我们主要以内能为例来进行分析. 不妨首先考虑最简单的情形:粒子数不变、单相、与外界只有一种功(体积膨胀功)交住. 由定义 且 只要知道U、S、T、P、V之间的关系,那么已知U为S、T、P、V任两个变量的函数.则其它函数H、F、Φ可求出. 一　选独立变量S、V. 已知:U—U(尸、叮 __.、_./ dU…     

IGCC系统多目标性能统一量化评价准则

本文探讨能够综合评估IGCC系统热力、经济和环保性能的统一量化多目标评价准则,提出采用综合性能指标(CPI)作为评价准则来评估IGCC系统的综合性能。文中对该指标进行深入分析并推导出它与热力特性参数、经济因素及环保特性等关联的系统综合性能指标方程,并在IGCC综合性能的评估与优化中首次将环保变量(CO2回收率)作为系统独立设计变量进行研究。基于新的评价准则,本文开展对回收CO2的新型IGCC系统的实例研究,揭示IGCC系统综合性能与独立设计变量的关联规律,开拓系统多目标综合优化的新方法。本文研究成果为IGCC系统综合性能的评估和设计优化提供了新的思路与准则。     

IGCC系统多变量综合优化设计

本文探讨研究IGCC系统无约束时多变量综合优化设计及其系统性能特性规律。本文通过IGCC系统热力特性分析,确定了系统的独立变量,并基于有关部件通用模型组建了 IGCC系统通用模型,为无燃气轮机母型硬件约束时的综合优化设计奠定了基础。结合典型实例的模拟分析,揭示了有别于现行的有约束的设计优化的系统性能特性规律。从而提出 IGCC系统无约束综合优化分析的新方法。     

热力过程系统的自由度和变量识别

一、问题的提出 在过程系统的优化、设计及控制问题中,为了完整地描述系统的状态,需要确定系统的自由度.自由度定义为完整地描述系统的状态所需要的独立变量的最低数目:F=L-L′ (1)其中L为变量之和,L′为系统的变量之间存在的独立方程数目.过程的特点不同,其物理参量的自由度判定方法也不同.本文针对热力过程系统提出了一种判定方法. 在L个变量中如何选择出F个独立变量才是合理的,目前已有函数联系矩阵图上作业法、分配问题算法等.本文提出的矩阵初等变换法,兼顾上述方法的优点,简便易行.     

完整约束力学系统保Lie对称性差分格式

提出一种保完整约束力学系统Lie点对称性的差分格式.其具体做法是:首先求出完整约束力学系统的Lie点对称群,并将其延拓到离散的差分格点上;其次利用其特征方程找出独立的离散不变量;再应用独立的离散不变量来构造不变量的差分格式,且此差分格式在连续极限下应给出原系统的微分方程;最后给出一个例子,作为本文结果的说明.     

IGCC系统全工况设计优化新方法

本文研究开拓基于全工况特性的IGCC联合循环系统设计优化新方法。应用全工况和独立变量概念探讨分析系统设计优化特点和全工况特性规律,寻求系统分析方法和评价准则创新,寻求突破热力系统传统的ISO基准工况设计框架的途径,开展相关实例比较分析研究以验证新方法的有效性。研究表明,应用新方法设计优化得出的IGCC系统性能特性更加贴近实际运行情况与需求。本文研究成果将为相关系统设计优化与运行控制提供有效手段。     

IGCC中燃气轮机全工况网络特性

本文基于对ＩＧＣＣ系统的全面分析研究,归纳总结了导致燃气轮机工况变化的主要原因;应用双开口变量（整体空分系数（Ｘａｓ）和氮气回注系数（Ｘｇｎ））和折合系统效率的概念,建立了ＩＧＣＣ中燃气轮机全工况特性简化模型;并通过大量定量计算,得出不同Ｘａｓ和Ｘｇｎ组合条件下,ＩＧＣＣ中燃气轮机全工况网络特性,为确定系统变工况最佳调节规律提供全面信息。     

导热与弹性系统及导电的相似性

本文将导热系统与弹性力学系统以及带电系统类比,发现这三种不同类型的系统在输运方面具有一致的行为特征,有相同的数学表达方式。都是在强度量的作用下,广延量的输运过程。强度量在被传递的广延量上的累积效果由广义功反映,广义功就是传递过程中的传递能力,传递能力在过程中有损耗。定义了导热过程中的热力功,它等于传热温度与传递的热量的乘积,反映了温度在传热量上的累积效果。热力功是传递中的热量传递势容,总热力功等于系统热量传递势容的改变量,热量传递势容表示物体的导热能力。     

地球变化磁场Z分量的混沌动力学特性分析

对地球变化磁场进行了混沌动力学特性分析,主要进行了以下两个方面的工作:1)运用多种方法对多个地磁台站同一时段变化磁场分量数据(分为磁扰较小和磁扰较大时段)进行了混沌特性分析,主要是为了以更充分的判据来验证地球变化磁场是否具有混沌特性;2)同一地磁台站不同时段变化磁场分量数据的混沌特性分析,主要是验证地球变化磁场是否具有变参数混沌特性.分析结果表明:1)变化磁场时间序列确实具有混沌特性;2)从混沌时间序列相空间重构的角度可初步认为模拟地球变化磁场动力学系统所必须的独立变量应该为6左右;3)变化磁场时间序列不仅具有混沌特性而且其参数也是在缓慢变化着的,具有变参数混沌系统的特性.     

一种基于随机行走和策略连接的网络演化模型

本文提出了一个基于随机行走和策略选择的复杂网络局域演化模型RAPA. 新节点加入系统不需要全局知识,而是通过随机行走构造局域世界;然后依据概率采用随机连接,"扶贫"连接或"亲富"连接策略,从局域世界中选择节点增加连接边;最终自组织演化具有幂律特点的复杂网络. 初步的解析计算和仿真实验都表明,RAPA模型不仅重现了具有小世界特性、整体上的无标度特性,还可以演化出小变量饱和以及指数截断等现象,同时也具有明显的聚类特性,并能够构造出同配或异配等不同混合模式的网络. 关键词： 复杂网络 模型 随机行走 策略连接     

顶置燃气轮机核能联合循环系统开拓研究

本文探索研究核电站更新改造新技术．基于系统综合和能的梯级利用的思路,设计构筑压水堆核电站与燃气轮机相结合的核能联合循环系统流程超结构,通过对其综合优化,提出两种可供选用的顶置燃气轮机核能联合循环总体技术方案,还结合实例进行模拟分析,揭示了它们的热力学特性,从而提出核电站联合循环技术更新改造（ＮＲＣＣ－Ｒｅｐｏｗｅｒｉｎｇ）的新途径与新方案及其设计分析方法。     

140AMeV 58,64Ni+9Be反应中同位旋标度规律的研究

利用反对称化的分子动力学（AMD）模型模拟140 AMeV 58,64Ni+9Be反应,并利用同位旋标度法研究两相似反应系统的△μ_n（p）/T随时间演化趋势。分析比较不同碰撞参数和不同反应系统间的△μ_n（p）/T随时间演化结果,结果表明碰撞参数对重核的对称能影响大,系统不对称度越大对对称能的影响越大,为间接研究激发核体系对称能系数的能量依赖提供了帮助。We have simulated the reactions 140 AMeV 58,64Ni+9Be by antisymmetric molecular dynamics model (AMD) and studied the evolution of △μ_n(p)/T with collision time from 20 fm/c to 1 000 fm/c. To study nuclear symmetry energy influencing factors, a comparative analysis has been proceed among theses results with different impact parameters and the difference reactions system. The results show that the impact parameters have a great influence on the symmetry energy of the heavy nucleus, and the greater the asymmerty degree of the system, the greater the influence on the symmetry energy. These results are helpful for the indirect study of the energy dependence of the symmetry energy coefficient of the excited nuclear system.     

A new formulation of the quantum problem in the theory of spectra of polyatomic molecules

A new approach to calculate energy levels and wave functions of polyatomic molecules with a definite geometric structure of the system assumed from the very beginning has been suggested. The effect of nuclear vibrations has been taken into account explicitly when separating variables in the Hamiltonian of the electronic state problem. The problem of the energy matrix formation has been discussed. It has been shown that some common patterns in higher-order vibrational spectra and in vibronic spectra can be explained without using concepts of anharmonism and changing the potential well parameters for an electron-excited state as compared to those for the ground state.     

Hylleraas-Breit变换在类氦离子Schr(o)dinger方程中的应用

给出了Hylleraas-Breit变换(HBT)的具体形式,并用之将类氦离子不动核问题的六维Schrdinger方程化为三维的形式.给出了求解类氦离子任一能量定态问题的三维能量方程或方程组以及对应的变分形式.     

Application of a fusion model using collective variables and microscopically related mass parameters

A calculation of nucleus-nucleus collisions is presented, using a model which starts from a TDHF equation and leads to classical equations of motion for a set of four collective variables. Restricting to axial symmetry and assuming the liquid drop mass formula to hold, a differential equation is derived, which describes nuclear deformations and energies and is used to construct a potential energy surface for the collective variables. The nuclear deformations are obtained without the need of shape parameters. The equations of motion for the collective variables are solved numerically.     

先进核能系统结构材料辐照性能研究

首先简要介绍第一代到先进的第四代核能系统的发展、与核能系统发展密切的抗辐照结构材料研发进展、第四代核能系统结构材料辐照性能研究新方法。第四代核能系统发展中,辐照引起材料性能退化是一个需要研究和解决的瓶颈问题。现有中子源都不能满足第四代核能系统结构材料高剂量中子辐照性能研究的要求。为此,发展了用于核能系统结构材料高剂量辐照性能快速检测加速器重离子辐照方法和第四代核能系统实际辐照工况模拟的重离子与氢和氦三束同时辐照新方法,文中进行了详细的介绍。最后介绍了中国原子能科学研究院核能系统结构材料辐照性能研究现状和近期发展计划。该院在HI-13串列加速器器上建立了多种不同用途的重离子辐照装置、三个独立加速器构成的重离子与氢和氦三束同时辐照实验平台,开展了一系列核能结构材料,例如国产改进型奥氏体钢、CLAM钢、1515钢、钽、钨等的辐照性能的系统测试和研究。为了更好地开展核能结构材料性能研究,从国外引进了一台超导直线加速器和一台可变能量重离子回旋加速器。结合现有2×13 MeV,2×1.7 MV串列加速器、30 MeV和100 MeV质子回旋加速器、高压倍加器,中国实验快堆、中国先进研究堆、微堆等,CIAE将建成一个比较完整和先进的核能系统结构材料辐照实验平台系统供国内外用户使用。This paper introduces briefly the development of nuclear energy systems from the GEN I to the advanced GEN IV, the progress of manufacturing radiation resistant materials associated with the development of nuclear energy systems and the new methods of investigating radiation properties of the structural materials for the GEN IV nuclear energy systems at first. Irradiation induced deterioration of materials properties is a bottle neck problem, which must be investigated and solved for the development of the GEN IV nuclear energy systems. Unfortunately, all the currently available neutron sources cannot meet the requirements of investigating radiation properties of structural materials irradiated by high dose neutron irradiation in the GEN IV nuclear energy systems. Therefore, two new methods of the accelerator heavy ion irradiation that simulates the high-dose neutron irradiation and the triple beam irradiation that mimics the real neutron irradiation environment in the GEN IV nuclear energy systems have been developed. These two methods are introduced in this paper. The present status of the study on radiation properties of structural materials for nuclear energy systems of the new generation and the near future development plan at China Institute of Atomic Energy (CIAE) are described also. The accelerator heavy ion irradiation facilities for different applications and the simultaneous triple beam irradiation platform with three separate accelerators or implanters have been established at the HI-13 tandem accelerator of CIAE. A series of structural materials for nuclear energy systems, such as the home-made modified austenic steel, CLAM steel, 1515 steel, Tantalum, Tungsten, etc. have been tested and investigated systematically. A superconducting linear accelerator and a variable energy heavy ion cyclotron have been imported from abroad for a better performance of the study. Combined with the currently existing facilities of 2×13 MeV and 2×1.7 MV tandem accelerators, 30 and 100 MeV proton cyclotrons, China experimental fast reactor, China advance research reactor, Miniature neutron source reactor, etc. a comprehensive and advanced system of experimental irradiation platform for structural materials of nuclear energy systems will be established in the near future for both domestic and foreign users.     

相关变量随机数序列产生方法

当采用蒙特卡罗方法对很多问题进行研究时,有时需要对多维相关随机变量进行抽样.之前的研究表明:在协方差矩阵满足正定条件时,可以采用Cholesky分解方法产生多维相关随机变量.本文首先对产生多维相关随机变量的理论公式进行了推导,发现采用Cholesky分解并不是产生多维相关随机变量的唯一方法,其他的矩阵分解方法只要能满足协方差矩阵的分解条件,同样可以用来产生多维相关随机变量.同时给出了采用协方差矩阵、相对协方差矩阵和相关系数矩阵产生多维随机变量的公式,以方便以后使用.在此基础上,利用一个简单测试题和Jacobi矩阵分解方法对上述理论进行了验证.通过对大亚湾中微子能谱进行抽样分析,Jacobi矩阵分解和Cholesky矩阵分解结果一致.针对核工程中的不确定性分析常用的~(238)U辐射俘获截面协方差矩阵进行分解时,由于协方差矩阵的矩阵本征值有负值,导致很多矩阵分解方法无法使用,在引入置零修正以后发现,与Cholesky对角线置零修正相比,Jacobi负本征值置零修正的误差更小.     

高动量分布对核反应中原子核的阻止本领的影响

利用同位旋相关的量子分子动力学模型研究了中能重离子碰撞过程中,具有不同中质比的中等质量核碰撞系统的高动量分布对原子核的阻止本领的影响,以及这种影响随入射能量的演化。研究结果表明:对于76Kr+76Kr,88Kr+88Kr碰撞系统,当入射能量较小时高动量分布对原子核的阻止本领影响很小;但当反应能量较大的时候,高动量分布对原子核的阻止本领影响较大,且这种影响随着入射能量和碰撞核质量的增大而增大。对于Ca同位素链的反应系统,高动量分布增大了反应系统的原子核的阻止本领。因此,高动量分布对中等质量核碰撞系统的原子核的阻止本领有重要影响,且与入射能量和碰撞核质量密切相关。Based on the isospin-dependent quantum molecular dynamics model, the effect of high momentum distribution on nuclear stopping in medium mass nuclear collision system is studied with different neutron-proton ratio in intermediate energy heavy ion collisions, and the evolution of this effect with the incident energy. The results show that when the incident energy is small, the high momentum distribution has little effect on the nuclear stopping. However, when the reaction energy is large, the high momentum distribution has a great influence on the nuclear stopping and the influence increases with the increase of incident energy and the mass of collision nucleus. For the Ca isotopes reaction system, high momentum distribution increases the nuclear stopping of the reaction system. Therefore, high momentum distribution has an important influence on nuclear stopping in medium mass nuclear collision system, and closely related to the incident energy and the mass of collision nucleus.     

在核物质理论中一个15重积分的化简和计算

本文讨论了在核物质理论中所出现的受Pauli原理限制的对五个动量矢量的15重积分。首先利用能量守恒和动量守恒条件以及通过适当的变量变换和坐标系的选择,将15重积分化成5重积分,然后再用计算高重积分的数论网格法进行数值计算,并以表格形式在很宽的范围内给出了计算结果。