MCNP-4C多粒子输运蒙特卡罗程序的MPI并行化

MCNP程序是由美国Los Alamos国家实验室研制的一个大型、多功能的粒子输运蒙特卡罗程序，可计算任意三维复杂几何系统内的中子、光子、电子或中子-光子-电子耦合输运问题，还可计算临界系统的多种本征值问题。MCNP程序的用户遍及全球，国内用户保守估计也在百家以上，过去主要应用在核科学领域，如今已推广到包括医学在内的许多领域。由于蒙特卡罗计算具有数据独立、循环粒度大、负载均衡的特性。因此，很适合作并行计算。虽然从MCNP-4A程序开始，MCNP程序具有了PVM并行计算功能，但并行系统的开发一直存在这样那样的问题，以致无法正常运行。由于MCNP程序有巨大的计算需求和计算量，我们每年使用MCNP程序完成的计算量就超过万CPU小时。许多问题采用串行计算，时间周期太长。因此，迫切需要研究缩短计算周期的并行程序。     

300#研究堆首炉中央孔道中子通量密度计算

基于MCNP程序对300#研究堆首炉堆芯进行精细建模,通过并行计算方式得到了实验临界棒位下堆芯的有效增殖因数为1.002 29,与临界值之间的相对误差为0.229%,验证了物理模型的正确性。探讨并解决了并行计算的中断与接续问题,提出了体通量计数与点探测器计数应用中的合理化建议,即对大体积空间计数时尽量使用体通量计数。计算值与实验值对比结果表明：两者在3 MW功率水平下热中子通量密度相差4.6％,符合得较好。     

过电离等离子体复合升温和绝热膨胀

给出了类H—C离3d5/2-2p3/2跃迁复合机制产生X光激光的电子密度-电子温度增益目标区域，研究了电离转复合处等离子体特征、复合阶段电子密度变化规律及影响电子温度的两个主要因素：作功冷却与复合升温，并给出了这两个因素的近似表达式．     

插管结构对膨胀腔消声器声学性能的影响

将数值模态匹配法(NMM)拓展应用于计算和分析外插管膨胀腔消声器的声学性能,推导了相应的理论公式并编写了计算程序。使用二维有限元法提取横向波数和本征向量,应用模态匹配法计算消声器的传递损失。使用数值模态匹配法和三维有限元法(FEM)研究了插管长度和进出口位置对带有外插进出口管椭圆形非同轴膨胀腔消声器声学性能的影响,两种方法计算结果吻合良好,从而验证了本文数值模态匹配法的正确性。研究结果表明,设置特定的插管长度和进出口位置可以消除消声器的通过频率,进而改善消声器中低频的消声性能。     

基于微信小程序的大学物理实验移动学习平台的设计

高等学校物理实验是一门基础课程,对培养学生动手实践能力、基础实验素养、创新能力等具有重要意义.在信息时代下,高校大学物理实验教学应与时俱进,积极利用迅速发展的各类新信息技术,创新实验教学模式和方法.本研究针对大学物理实验课程,开发了基于微信小程序的移动学习平台,并在实际教学过程中进行了初步应用.     

不同类型核燃料对热管冷却反应堆燃耗性能的影响

热管冷却反应堆采用固态反应堆设计理念,具有功率密度高、结构紧凑、固有安全性高等特点,在深空探索、深海勘探、偏远地区等场景中具有广阔的应用前景。核燃料作为热管冷却反应堆的重要组成部分,不同类型核燃料在堆芯燃耗分析时会呈现不同的中子学性能。基于美国爱达荷国家实验室(INL)提出的热管冷却反应堆INL Design A,利用清华大学蒙特卡罗中子输运程序RMC (Reactor Monte Carlo code)建立堆芯物理模型,选取UO₂,(U_0.9Pu_0.1)O₂,U-10Zr,U-8Pu-10Zr,UN,UC这6种核燃料开展燃耗计算,分析了不同核燃料、不同功率水平对热管冷却反应堆堆芯燃耗性能的影响。计算结果表明:在堆芯燃耗深度相同情况下(20.8 GW·d·t?1),装载U-8Pu-10Zr燃料的堆芯所需235U富集度最低(9.8%),具有较好的U-Pu增殖性能。堆芯功率处于5 MW的热管冷却反应堆,燃料中241Pu的存在不仅没起到增大堆芯燃耗深度的作用,反而导致堆芯剩余反应性和堆芯寿期末次锕系核素(MAs)的产量增大,影响反应堆的安全性与经济性。因此,对于装载含有Pu燃料的小功率长寿期热管冷却反应堆,需重点关注241Pu对堆芯燃耗性能的影响。     

非线性Schroedinger方程组的精确解组

运用Maple语言程序，在没有假设的条件下，得到了具有耦合特性的非线性Schrfidinger方程组的行波精确解组及其约束条件方程，它们的表达式涵盖了所有的耦合解组与非耦合解组，具有任意性。耦合解组的算例函数及其特性分析，解释了α螺旋蛋白质螺旋链运动模型的行波孤立子解的耦合效应，揭示了增加、稳定和控制蛋白质活性和功能的方向。文章的研究方法，为求解耦合的非线性微分方程组的行波精确解组探索了蹊径。     

Hf-基非晶合金的力学性能研究

 利用MTS810实验机和分离式霍普金森压杆（SHPB）,对Hf_44.5Cu₂₇Ni_13.5Ti₅Al₁₀块体非晶合金进行了准静态和动态压缩实验,应变速率范围为10^-4~10³ s^-1,给出了不同应变速率下非晶合金的应力-应变曲线,并对其压缩断口形貌进行了扫描电镜观察。结果表明：在准静态压缩条件下,Hf_44.5Cu₂₇Ni_13.5Ti₅Al₁₀非晶合金不具有应变速率敏感性,在由放射区和扇形区组成的断口形貌上观察到纳米级韧窝和60 nm左右的周期性条纹结构;在动态压缩条件下,随着应变速率的增加,动态屈服强度明显减小,合金具有应变速率敏感性,同时断裂表面为夹杂着脉络条纹的絮状结构。进一步观察发现,动态压缩断口上存在3种特征断裂形貌：树枝状条纹、典型脉络花纹和合金熔体。     

锐钛矿型TiO2(001)-(1×4)表面还原型缺陷对乙醛偶联反应的作用

本文利用程序升温脱附技术(TPD)研究了乙醛吸附在锐钛矿型TiO₂(001)-(1×4)表面的化学性质. 实验结果表明完整晶格位点对乙醛反应表现极为惰性,而表面上的还原型缺陷位点在热驱动下可有效地使乙醛分子通过碳-碳偶联反应生成2-丁酮和丁烯. 提出了乙醛在锐钛矿型TiO₂(001)-(1×4)表面偶联反应主要是通过表面还原型缺陷位吸附成对的乙醛分子,因为表面已有的钛原子对还原型缺陷为乙醛分子提供了合适的吸附位点.     

CH3OH在ZnO(0001)表面的光催化解离

本文利用266 nm波长的激光及程序升温脱附的方法研究了甲醇在ZnO(0001)表面的光催化反应. TPD结果显示部分的CH₃OH以分子的形式吸附在ZnO(0001)表面,而另外一部分在表面发生了解离. 实验过程中探测到H₂,CH₃^·,H₂O,CO,CH₂O,CO₂和CH₃OH这些热反应产物. 紫外激光照射实验结果表明光照可以促进CH₃OH/CH₃O^·解离形成CH₂O,在程序升温或光照的过程中它又可以转变为HCOO^-. CH₂OH_Zn与OH_ad反应在Zn位点上形成H₂O分子. 升温或光照都能促进CH₃O^·转变为CH₃^·. 该研究对CH₃OH在ZnO(0001)表面的光催化反应机理提供了一个新的见解.