金属纳米颗粒光学性质的离散偶极近似计算

采用离散偶极子近似(DDA)方法,研究了单体银纳米粒子和银纳米粒子阵列的光谱特性。研究结果发现,单体银纳米粒子的表面等离子体共振消光峰的位置随着周围介质折射率和粒子尺寸的增大逐渐红移,并且消光光谱的峰宽也越来越大。当银纳米粒子正方阵列的周期接近单体的共振波长时,阵列的消光光谱中会出现尖锐的共振峰,改变粒子尺寸的大小可以发现消光光谱中共振峰的峰值和位置有大幅度地改变,通过改变阵列在平行和垂直于入射光偏振方向上的周期,可以调节二维长方阵列共振峰的峰宽和峰位。该研究为纳米粒子在光学显微镜、生物传感元件、数据存储等领域中的应用提供有效地理论参考。     

用扩散蒙特卡罗方法研究BH2, B(OH)2, BCl2和BCl的键离解能

采用扩散蒙特卡罗(DMC)方法计算了BH₂, B(OH)₂, BCl₂和BCl的HB-H和HOB-OH的键离解能, 同时也研究了轨道选择和Backflow变换对DMC计算结果的影响． 在Slater-Jastrow DMC(SJ-DMC)计算方法中,当采用B3PW91轨道时得到的HB-H和HOB-OH键离解能分别是359.1±0.12和98.2±0.12 kJ/mol;用B3LYP SJ-DMC计算键离解能得到了与用B3PW91 SJ-DMC方法类似的结果．通过BF-DMC(即在DMC中引入backflow修正)计算得到的HB?H键离解能为369.6±0.12 kJ/mol,也得到了更加接近实验值的HOB-OH键离解能为446.0±1.84 kJ/mol．由DMC的计算结果可以断定HB?H的键离解能的实验值为375.8 kJ/mol．另外还给出了BCl2和BCl的键离解能的计算结果.     

复杂成分内混合体光散射等效性分析的判据选取

使用离散偶极子近似算法DDSCAT7.1与米散射理论算法MIEV0研究复杂成分混合体等效性时, 由于两者为不同的原理和实现算法, 考察DDSCAT7.1和MIEV0所计算出的相同光学量的相对偏差将非常必要。通过比较两种算法所计算出的球形散射型粒子海盐和吸收型粒子含碳气溶胶的光学量的相对偏差, 结果表明: 两种算法所计算的非散射角函数光学量的相对偏差较小; 在瑞利散射区, 散射相矩阵分量M1和S21的相对偏差较小, 而M2和D21只在一定的散射角范围内相对偏差较小; 在米散射区, M1、M2、S21在有限的散射角范围内相对偏差较小, 而D21的相对偏差则普遍较大。在光散射等效性判据选取时, 非散射角函数光学量适合用来研究内混合体的等效性, 而散射相函数则不太适合用来研究内混合体等效性, 除非综合考虑粒子尺度参数以及选择合适的散射角等因素。在光散射技术中对粒子谱分布和折射率相当敏感的D21, 比较难以用在以两种方法为基础的内混合体等效性研究中。     

激光雷达湍流大气探测

基于湍流对激光束的扩散和漂移效应,提出了一种采用激光雷达观测湍流强度的方法。湍流对光束产生扩散和飘移作用,使激光光束偏离激光雷达接收视场,造成后向散射光能量损失。对比常规散射回波信号与畸变回波信号的差别可以测量湍流强度。实验表明该方法与其他方法的测量结果具有一致性,证明了该方法的有效性。     

First-principles investigation on the elastic stability and thermodynamic properties of Ti2SC

Using Vanderbilt-type plane-wave ultrasoft pseudopotentials within the generalized gradient approximation（GGA） in the frame of density functional theory（DFT）,we have investigated the crystal structures,elastic,and thermodynamic properties for Ti2SC under high temperature and high pressure.The calculated pressure dependence of the lattice volume is in excellent agreement with the experimental results.The calculated structural parameter of the Ti atom experienced a subtle increase with applied pressures and the increase suspended under higher pressures.The elastic constants calculations demonstrated that the crystal lattice is still stable up to 200 GPa.Investigations on the elastic properties show that the c axis is stiffer than the a axis,which is consistent with the larger longitudinal elastic constants（C 33,C 11） relative to transverse ones（C 44,C 12,C 13）.Study on Poisson＇s ratio confirmed that the higher ionic or weaker covalent contribution in intra-atomic bonding for Ti2SC should be assumed and the nature of ionic increased with pressure.The ratio（B/G） of bulk（B） and shear（G） moduli as well as B/C 44 demonstrated the brittleness of Ti2SC at ambient conditions and the brittleness decreased with pressure.Moreover,the isothermal and adiabatic bulk moduli displayed opposite temperature dependence under different pressures.Again,we observed that the Debye temperature and Gru篓neisen parameter show weak temperature dependence relative to the thermal expansion coefficient,entropy,and heat capacity,from which the pressure effects are clearly seen.     

随机分布黑碳-硅酸盐混合凝聚粒子的消光特性研究

基于分形理论,采用蒙特卡罗方法对随机分布的混合凝聚粒子的空间结构进行了仿真模拟。利用Bruggeman有效介质理论得到了占有不同体积份额黑碳的内混合凝聚粒子的等效复折射率。采用离散偶极子近似方法对随机分布混合凝聚粒子在内外混合状态下的吸收、散射和消光效率因子等消光特性参量进行了数值计算,深入探讨了混合方式、容积含量、入射波长以及基本粒子粒径和数量对混合凝聚粒子消光特性的影响规律。通过将所得数值结果与T矩阵方法的数值结果进行比较发现,两种数值方法计算的结果非常相近。结果表明,随机分布混合凝聚粒子的散射效率因子对混合方式非常敏感,消光效率因子对混合方式较敏感,而吸收效率因子对混合方式不敏感。随着凝聚粒子尺度参数的增大,混合方式对散射和消光效率因子的影响逐渐显著。内外混合方式下,随着黑碳体积比的增大随机分布混合凝聚粒子的吸收、散射和消光效率因子均近似线性增大,并且增大的幅度随着粒子尺度参数的增大而增大。     

PEMFC气体扩散层内各向异性传递过程数值模拟

质子交换膜燃料电池(PEMFC)气体扩散层(GDL)具有各向异性属性,常规数值模拟对GDL采取均匀模型,忽略了各向异性传递过程对PEMFC性能的影响。本文发展了一个三维非等温单相模型,在GDL平面内和GDL厚度方向采用不同的传递系数,模拟了各向异性传递系数对PEMFC整体和局部性能的影响。在本文计算条件下,GDL各向异性和均匀模型模拟得到的电池极化曲线几乎完全相同,但电池电流密度分布和温度分布等局部特性存在很大差异。该结果进一步证明了不能单独用极化曲线来验证电池数学模型的正确性。     

混合工质扩散吸收制冷系统初步实验研究

本文研究了一种混合工质扩散吸收制冷循环,在带溶液泵的循环实验装置上,以R23/R32/R134a为混合制冷剂,He为扩散气体,DMF(二甲基甲酰胺)为吸收剂,进行了实验研究。结果表明,高压侧混合制冷剂在回热器中进一步被低压侧混合制冷剂冷却,使其在更低的温度下液化并与He扩散蒸发,可以实现较低的蒸发温度。中间沸点组分R32可以改善系统的制冷性能,有利于较低蒸发温度的实现。本文提出的水平蛇形套管换热器用作扩散吸收系统回热器是可行的,但还需进一步改进回热器的结构,提高加工工艺和安装精度。     

椭圆柱形光学黑洞红外辐射特性分析

本文主要采用时域有限差分(FDTD)方法计算了二维椭圆柱形光学黑洞的红外辐射特性。并且采用几何光学近似(GOA)对椭圆柱形的光学黑洞的光线入射轨迹进行分析和比较。研究结果表明,FDTD计算的光学黑洞内的能流分布结果与GOA计算的光学黑洞内的光线入射轨迹结果相吻合,椭圆柱形光学黑洞的红外辐射特性主要受折射率梯度和入射波长的影响。     

旋流燃烧器复合小火焰模型的大涡模拟

对低旋燃烧器内的流动和燃烧进行了大涡模拟,其中化学反应分别采用传统的扩散小火焰模型和所提出的复合小火焰模型描述。复合小火焰模型借助于燃烧区索引的概念区分当地的燃烧模式,若当地的燃烧为扩散燃烧,则调用扩散小火焰库,否则调用预混小火焰库。数值结果与实验数据的对比表明,采用大涡模拟方法结合小火焰模型能够很好地模拟实验室尺度的低旋燃烧器,且采用复合小火焰模型能够得到更加符合实际的结果。