全局耦合网络上的两种类集团的聚集-湮没反应动力学

利用Monte-Carlo模拟研究了全局耦合网络上扩散限制的不可逆聚集-湮没过程的动力学行为. 在系统中, 同种类集团相遇, 将发生聚集反应; 不同种类的集团相遇, 则发生部分湮没反应. 模拟结果表明:1) 当两种粒子初始浓度相等时, 系统长时间演化后, 集团浓度c(t)和粒子浓度g(t)呈现幂律形式, c(t)～t^{- α}和g(t)～t^-β, 其中幂指数α 和β 满足α=2β 的关系, 且α=2/(2 + q); 集团大小分布随时间的演化满足标度律, a_kt)=k^-τt^-ω\varPhi (k/t^z), 其中τ≈-1.27q, ω≈(3 + 1.27q)/(2 + q), z=α/2=1/(2 + q); 2) 当两种粒子初始浓度不相等时, 系统经长时间演化后, 初始浓度较小的种类完全湮没, 而初始浓度较大的那个种类的集团浓度c_A(t)仍具有幂律形式, c_A(t)～t^-α, 其中α=1/(1+q), 其集团大小分布随时间的演化也满足标度律, 标度指数为τ≈-1.27q, ω≈(2 + 1.27q)/(1 + q)和z=α=1/(1 + q). 模拟结果与已报道的理论分析结果相符得很好.     

变质量非完整系统Tzénoff方程的Lie 对称性与其导出的守恒量

航天器运行系统大都属于变质量力学系统, 变质量力学系统的对称性和守恒量隐含着航天系统更深刻的物理规律. 本文首先导出了变质量非完整力学系统的Tzénoff方程, 然后研究了变质量非完整力学系统Tzénoff方程的Lie对称性及其所导出的守恒量, 给出了这种守恒量的函数表达式和导出这种守恒量的判据方程. 该研究结果对进一步探究变质量系统所遵循的守恒规律具有一定的理论价值.     

复合绝热低温容器真空丧失后抗热冲击分析

真空丧失对低温容器的安全性是一大威胁,可能会造成严重后果。文中通过实验,利用氮气为破空介质,对比了高真空多层绝热结构与真空复合多层绝热结构低温容器在真空丧失情况下的排放率和漏热。结果表明,复合绝热结构在真空破坏时能较好的保护低温容器,大大降低了低温储罐真空丧失后的热冲击。     

亚微秒脉冲下高梯度绝缘子的沿面闪络特性

介绍了一种由聚酰亚胺和不锈钢叠加而成的高梯度绝缘子的实验研究工作。该绝缘子样品的直径60 mm,厚度8 mm,在脉冲宽度120 ns(FWHM)的电压脉冲加载下最高获得了接近13 MV/m的绝缘强度。研究了测试方法以及绝缘层厚度与金属层厚度的比例对高梯度绝缘子绝缘强度的影响,并与相同尺寸的普通材料绝缘子的绝缘强度进行了对比。结果表明,高梯度绝缘子的绝缘强度明显高于仅由聚酰亚胺构成的普通绝缘子。     

用于太赫兹光源的准等时性储存环的设计

介绍了一种获得准等时性储存环的方案,即调节Lattice参数,在色散段引入负色散函数从而降低线性滑相因子,获得短束团。根据此方案设计了用于相干太赫兹光源的准等时性储存环,结果给出了线形光学函数曲线以及粒子的动力学孔径,表明了通过调节四极铁参数可以达到降低束团长度获得准等时性储存环的目的。还设计了用于准等时性储存环弯铁处的真空室的3维模型,并对其类腔体部分的本征模进行了计算,得到特性阻抗与品质因数的比值在10-3量级以下,表明类腔体部分对束流的影响很小。     

二极管爆炸发射阴极等离子体的膨胀扩展

分析了二极管中爆炸发射产生阴极等离子体的演化特征,在考虑了阴极等离子体朝阳极膨胀运动使二极管阴阳极间距缩短这一效应的同时,还计入了阴极等离子体沿发射表面径向扩展运动对二极管有效发射面积的影响。基于Child-Langmuir定律,利用在一个四脉冲强流电子束源装置上得到的电流、电压等实验数据,假定阴极等离子体轴向膨胀和径向扩展速度近似相等,研究了阴极等离子体的膨胀扩展动力学行为。计算结果表明,阴极等离子体朝阳极的膨胀和沿径向的扩展速度为0.9～2.8 cm/s。     

微腔等离子体放电过程的数值研究

采用2维自洽完全流体模型,数值研究了阳极为通孔的高气压微腔放电结构中等离子体参数的变化过程。模拟结果获得了当氩气压强为13.3 kPa时,放电中的电势分布、等离子体密度分布、径向电场分布和电子温度分布等重要参数的演化过程。模拟结果表明在放电过程中,阴极附近的电场由轴向电场逐步转变为径向电场,等离子体密度最大值位于放电腔中间处,并随时间推移由阳极附近向阴极附近移动,电子温度的最大值出现在阴极环形鞘层区域。     

枝晶生长和气泡形成的数值模拟

本文建立了二维的格子玻尔兹曼方法-元胞自动机(lattice Boltzmann method-cellular automaton, LBM-CA)耦合模型, 对凝固过程中枝晶生长和气泡形成进行模拟研究. 本模型采用CA方法模拟枝晶的生长, 根据界面溶质平衡法计算枝晶生长的驱动力. 采用基于Shan-Chen多相流的LBM模拟气泡在液相中的生长和运动. 在LBM-CA的耦合模型中包含了固-液-气三相之间的相互作用. 应用Laplace定理和模拟气-液-固三相之间的润湿现象对模型进行了验证. 应用所建立的LBM-CA耦合模型模拟研究了气-液相互作用系数对单气泡生长的影响. 发现单气泡的生长速度和平衡半径随气-液相互作用系数的增大而增大. 定向凝固过程中枝晶和气泡生长的模拟结果再现了枝晶的择优生长、 气泡的优先形核位置、气泡的长大、合并、在枝晶间受挤变形以及在液相通道中的运动等物理现象, 与实验结果符合良好. 此外, 初始气体含量越高, 凝固结束时气泡的体积分数也相对较高. 本模型的模拟结果可以揭示在凝固过程中气泡形核、 生长和运动演化以及与枝晶生长相互作用的物理机理.     

密度矩阵重正化群的异构并行优化

密度矩阵重正化群方法（DMRG）在求解一维强关联格点模型的基态时可以获得较高的精度,在应用于二维或准二维问题时,要达到类似的精度通常需要较大的计算量与存储空间.本文提出一种新的DMRG异构并行策略,可以同时发挥计算机中央处理器（CPU）和图形处理器（GPU）的计算性能.针对最耗时的哈密顿量对角化部分,实现了数据的分布式存储,并且给出了CPU和GPU之间的负载平衡策略.以费米Hubbard模型为例,测试了异构并行程序在不同DMRG保留状态数下的运行表现,并给出了相应的性能基准.应用于4腿梯子时,观测到了高温超导中常见的电荷密度条纹,此时保留状态数达到10⁴,使用的GPU显存小于12 GB.