锂的物态方程及相结构稳定性

 用能带论LMTO方法，在对bcc、fcc锂的能带结构进行自洽计算的基础上，对两种结构的物态方程做了计算。压缩比1～12、压力至10³ GPa的计算结果分别与实验（σ<3）及TF统计模型进行了比较。通过对总能的计算，研究了晶体结构的稳定性。说明在我们所研究的压力范围内，fcc结构比bcc结构更稳定。     

爆轰产物物态方程及CHBr3相变的理论研究

 由吉布斯自由能最小计算处于化学平衡状态的气体和固体混合系统的平衡组分。以BKW和VLW作为爆轰产物的物态方程对几种炸药爆轰参数作了预言，计算结果与实验值吻合得非常好。另外，还对CHBr₃的冲击压缩分解作了化学平衡计算，给出了冲击压缩曲线，对文献[6]中提出的CHBr₃在55~60 GPa存在相变的看法提出了质疑。     

氢及氘的宽区物态方程研究进展

氢是自然界最丰富的元素,是天体物理和惯性约束聚变（ICF）研究的重要对象。简要综述了国内外氢及氘宽区物态方程研究进展,特别评述了OMEGA激光装置上的最新冲击压缩实验和理论模型的对比分析情况。在以往数据分析评估基础上,利用改进的化学自由能模型、第一原理数值模拟结果及多参数物态方程模型,构建了氢的宽区物态方程,适用温度、密度范围分别为20～10⁸ K,10⁻⁷～2000 g/cm³。与已有多类实验如冲击压缩实验、静高压等温线实验、声速等实验结果对比表明,新构建的氢宽区物态方程具有较高的置信度,为天体物理、惯性约束聚变、国际热核实验堆等工程物理设计提供高精度的支撑数据。氢宽区物态方程的构建及验证方法亦可适用于其同位素氘,该方法构建的氘宽区物态方程与2019年最新发表的主雨贡纽、二次冲击雨贡纽数据的吻合程度明显优于当前国外模型。指出了未来研究需要关注的状态区域。     

在固液混合相区物质剪切模量的讨论

 从实验和理论两个方面对处于固液相变平衡条件下物质在固液混合相区的剪切模量进行了讨论,认为物质的剪切模量在开始熔化时并不等于零。采用逾渗理论对物质在固液混合相区的固相连通性进行了计算,得到物质整体剪切模量消失的临界熔化质量分数为0.687左右。所给出的物质的熔化失稳因子F(p)能够定性的描述处于固液相变平衡条件下物质固液混合相区内相关物理参量的变化。     

Bi在固液混合相区的冲击参数测量及声速软化特性

冲击相变与熔化作为材料特性的一项重要研究内容,对于多相物态方程构建具有重要意义.本文利用追赶稀疏原理和阻滞法,基于火炮加载技术获得了17.3—28.3 GPa范围内纯铋(Bi)的高精度声速数据和Hugoniot参数,分析了声速软化规律,得到固-液混合相区Bi材料声速随压力的近似线性递减关系C=3.682-0.015p,并进一步确定Bi的冲击熔化压力区间为18—27.4 GPa.同时,Bi/Li F界面速度剖面的预期平台段在固液混合相区表现出渐进爬升的异常特征,分析认为,该现象与Bi材料的非均匀熔化动力学行为及冲击熔化完成时间尺度较长有关.     

高密度CFB提升管内气固两相曳力修正模型及冷态实验验证

通过实验和模拟方法考察了高气速,高固体通量循环流化床提升管内B类颗粒的流动情况.根据EMMS(energyminimization multi-scale)理论提出了改进的曳力修正表达式,同时与传统的曳力模型如Gidaspow,O'Brien-Syamlal,Koch-Hill-Ladd的计算结果进行了比较.结果表明:使用本文提出的修正曳力模型的计算模拟结果与实验值得到了较好的吻合.     

用改进的随机轨道模型数值模拟突扩液固两相流动

用改进的随机轨道模型数值模拟了突扩湍流液固两相流动。两相的轴向速度和湍动能的预报结果与实验符合得很好,同时还给出了不同计算截面上颗粒数密度和质量流量合理分布．预报结果对计算颗粒数敏感程度的研究表明：与通常的随机轨道不同,改进的随机轨道模型只需要很少的计算颗粒就可以给出合理正确的颗粒相分布。     

铋的固相及液相多相状态方程研究

铋在高温高压下存在一系列复杂相结构,相变伴随着密度、内能等物理性质的改变.采用半经验三项式Helmholtz自由能表达式,构建了铋的五个固相及液相的多相状态方程,其中离子热振动自由能计算基于经典平均场理论给出的平均场势函数模型开展.研究结果表明,状态方程计算给出的铋的相图、等温压缩线、液相的温度-密度曲线以及冲击Hugoniot线等均与实验测量符合较好,故可认为本文构建的铋的多相状态方程具有良好的参数合理性以及模型适用性.     

稠密气固两相QL-EMMS曳力模型及改进

通过引入颗粒加速度,改进现有EMMS曳力模型中的颗粒受力平衡关系,耦合流动的整体参数、局部参数与曳力,提出了基于流态化多尺度最小能量原理的QL-EMMS曳力模型.实验检验表明,模型精度高,普适性好.进一步采用O-S经验曳力模型的单峰函数,修正了颗粒团直径公式,改进后的QL-EMMSn模型更加合理地体现了非均匀曳力变化的...     

液固反应微观-宏观关联模型及实验验证

当液一固反应为流体扩散控制时,以缩核模型为基础,得到了单颗粒消溶时粒径的变化规律,满足平方反比定律;在单颗粒消溶的基础上,建立了颗粒群消溶模型,得到了单颗粒微观反应模型和颗粒群宏观反应特征的关联关系.以不同种类的石灰石在不同温度和pH值下的消溶过程为例,对液固反应的微观-宏观关联模型进行了实验验证,实验和数学模型吻合较好.该关联模型对完善液固反应理论体系,实现宏观实验数据反推微观化学反应参数的测量技术具有重要意义.     

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.     

Theoretical calculation for the equation of state and phase transition of lithium hydride crystal

Abstract

From the point of view of overlapping interactions between the nearest neighbours, while considering the compression effect of each ion, an ionic overlap-compression model is founded and applied to lithium hydride. The repulsive potential and cohesive energy curves of the crystal are calculated by a one-parameter variational method. The obtained equilibrium lattice constant (3.865 a₀), cohesive energy (? 218.82 kcal/mol), and bulk modulus (353 kbar) agree with experimental values surprisingly well. The calculated values of the equation of state also reach a good agreement with the experimental ones available below 40 kbar. A phase transition from NaCl to CsCl structure is predicted to occur around 0.85 Mbar, with a volume jump of about 6%.     

一种计算氩等离子物态方程的简单模型

将Thomas-Feimi统计模型电离势的数值结果进行函数逼近，给出一个便于近似数值求解的解析表达式和计算电离度的近似计算方法，计算了Ar元素LTE情况下的电离度和物态方程，结果与Saha模型的计算结果和实验结果符合较好.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广阔的应用前景. 关键词： 等离子体 物态方程 电离势 电离度     

Application of the Englert-Schwinger model to the equation of state and the fullerene molecule

The Englert-Schwinger model (ESM) is applied to two problems. One is the calculation of zero-temperature equation of state (EOS) of elements within the spherically symmetric Wigner-Sietz cell approximation. The other is to obtain the equilibrium radius of fullerene molecule using March’s approach [N. H. March, Proc. Camb. Philos. Soc. 48, 665 (1952)]. In each case, the results of the ESM are compared with those of Thomas-Fermi-Dirac (TFD) and Thomas-Fermi-Dirac-Weizsacker (TFDW) models. Zero-temperature equation of state calculations are done for Al and Cu. The results of the ESM show an enormous improvement over those of the TFD model. Also, the ESM is in good agreement with the TFDW model for compressions greater than 2. In the regime of validity of TFDW theory, i.e., compressions greater than 20 and 10 for Al and Cu, respectively, the deviations between the results of the two models are negligible. Hence, the ESM may be used in lieu of the TFDW model for EOS calculations. In the fullerene case, we have obtained the cohesive energy using the models assuming the radius obtained from accurate calculations of the fullerene molecule. We have also obtained the equilibrium radius predicted by each model. The results obtained show that the ESM results are not much of an improvement over the TFD results. This shows that the ESM cannot always improve the results of the TFD model and be a replacement for the TFDW model. However, as in the EOS case, it would give results in good agreement with TFDW results for properties that are dependent on the electron density at the outer reaches of the atom.     

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.     

液氘状态方程实验数据测量

在神光Ⅱ高功率激光装置上建立了液氘状态方程实验研究系统, 在80 min内实现控温范围12–300 K可调、控温精度±0.03 K、机械震动 ≤20 μm的实验控制精度; 通过镀膜窗口质量筛选和靶体清洁工作解决了低温下窗口材料残余反射率高的难题, 获得了信噪比较好的实验图像; 利用神光II第九路输出3ω (351 nm)、3 ns、1000 J的能力, 采用阻抗匹配方法, 配合任意反射面速度干涉仪诊断系统, 在国内首次获得液氘在约60 GPa压力下的冲击绝热线实验数据, 数据与国外同压力区间数据符合较好, 为下阶段约100 GPa压力范围液氘状态方程的实验研究奠定了基础.     

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.     

Influence of the nuclear equation of state on the hadron-quark phase transition in neutron stars

We study the hadron-quark phase transition in the interior of neutron stars, and examine the influence of the nuclear equation of state on the phase transition and neutron star properties. The relativistic mean field theory with several parameter sets is used to construct the nuclear equation of state, while the     

A generic equation of state for liquid crystalline phases of hard-oblate particles

A generic equation of state (EoS) is developed for the hard cylindrical disc model to describe the isotropic phase of hard cut-sphere particles introducing a correction parameter to incorporate the negative contributions from higher-order virial coefficients. The isotropic–nematic–columnar phase diagram of hard cut-sphere fluids is investigated combining the new EoS with a scaled Onsager free energy for the nematic phase and an extended cell theory for columnar phase. By mapping the virial coefficients of an oblate spherocylinder on to those of the cylindrical disc (which are known algebraically), the new generic EoS is used to describe the isotropic and nematic phases of hard oblate spherocylinder particles. The predictions of the generic EoS are compared with available simulation data.     

多体相互作用对高压固氦状态方程的影响

采用量子化学自洽场方法及原子团簇理论对固氦晶格原子势能进行多体展开，定量确定了最近邻原子间距R在0.26—0.175nm之间，短程的两体到五体相互作用对晶体结合能及压缩特性的贡献，并对不同间距下多体展开式的截断位置进行了讨论. 结果表明：当最近邻原子间距R在0.26—0.175 nm之间取值，在具有hcp相结构的晶格中，氦原子势能的多体展开式是一收敛的交错型级数，该级数中两体项、四体项为正值，而三体项、五体项为负值. 当R在0.26—0.23 nm之间取值时, 仅保留级数中两体和三体项就能很好地描述晶格原子势能；当R在0.23—0.20 nm之间取值，多体展式需要展开到四体相互作用项；当R在0.20—0.175 nm之间取值必须再加入五体项贡献. 考虑到五体相互作用后，理论计算已能圆满地解释目前固氦等温压缩数据，其最大压力达 60GPa. 关键词： 固氦 状态方程 多体相互作用