硬壁狭缝中硬球流体的密度泛函理论研究

用Rosenfeld密度泛函理论对由两平行硬墙约束的硬球流体系统进行了研究，计算了不同墙距离之间硬球流体的密度分布。结果表明，靠近狭缝，硬球流体的密度最大；在距硬壁一个分子直径附近也出现一个密度极大值；在两硬壁的中间位置，流体的密度较小且变化平缓。虽然该研究采用的模型及研究对象与前人有所不同，但计算结果与文献中的蒙特卡罗模拟结果基本一致。     

硬壁狭缝中流体密度分布的密度泛函理论

采用密度泛函展开理论对位于两硬壁之间的硬球流体有Lennard-Jones（J－J）流体密度分布进行了研究，并与计算机模拟结果进行了比较。对于硬球流体，理论值与模拟值相吻合，只有密度较高时在壁面附近略有差别；而对于L－J流体，当T^*很高时，理论计算和模拟的吻合程度接近于硬球流体，而当T^*偏代时，理论计算与模拟有较大差别。     

非均匀硬球流体的一新密度泛函

在Ｔａｒａｚｏｎａ的内禀自由能的权重密度近似的基础上，我们提出了一个新的权重函数和一新的内禀自由能密度泛函．应用这一泛函，我们计算了硬球—硬壁介面的密度分布。得到了与模拟结果更好的符合。     

偶极硬球流体第二维里系数的计算

在《热力学与统计物理》中,往往涉及到原子流体的维里系数的计算.作为研究偶极流体相行为的一个补充,同时为了加强学生对理论推导能力的训练,研究了偶极硬球流体的第二维里系数.首先把偶极硬球流体粒子间的各向异性势能写成旋转不变的形式,进而把相应的玻尔兹曼因子作泰勒展开,代入第二维里系数的公式中进行逐项积分计算,最后得到了偶极硬球流体第二维里系数的解析表达式.     

链状硬球流体状态方程的研究

在Ｗｅｒｔｈｅｉｍ热力学微扰理论的基础上，得到了链状硬球流体的状态方程。用它计算不同链长（最长的硬球数为２０１）的链状硬球流体的压缩因子，结果与计算机模拟数据符合。此外，将本文与计算机模拟数据的偏差和其它四个方程（ＴＰＴ１、ＳＰＴ、ＰＹ－ＣＳ和ＧＦ－Ｄ）的计算偏差相比较，结果表明对于长链分子流体，以本状态方程的计算结果最好。     

共聚硬球链流体及其混合物的状态方程

将前文导得的均聚硬球链流体的分子热力学模型推广应用到共聚硬球链及其混合流体，用本模型预测的纯共聚硬球链流体和均聚硬球链流体混合物的压缩因子与计算机模拟结果比较，两者能很好地相互吻合，为进一步构筑实际高分子溶液和共混物的分子热力模型打下了良好的基础。     

平行狭缝间荷电硬球流体的平衡结构和剩余吸附

基于经典密度泛函理论,研究了受限于平行狭缝间的荷电硬球流体.计算和分析了无外电场情形下,荷电量对体系的平衡结构和剩余吸附的影响,并进一步研究了有外电场作用时,电场强度对剩余吸附的影响.     

一个新的硬球流体的物态方程

依据硬球流体的高阶维里系数性质,结合硬球流体物态方程的最新进展SK方程(Schultz A J,Kofk D A,2014),给出了一个新的硬球流体的物态方程.通过误差分析发现,新方程相对于SK方程,在低密度稳定区和高密度非稳定区对压缩因子的描述的误差明显降低,精度明显提高.与其它高精度的物态方程比较,在低密度稳态区域新方程的精度仅次于KLM方程;在高密度亚稳态区域新方程的精度仅次于TGM方程;在全密度区间内新方程的精度仅次于TGM方程.     

新型硬球状态方程的研究

作者基于硬球模型,重新研究了virial形式的高阶理论状态方程,并给出了新的Pade形式表达式.计算结果表明,当比体积V/V0一定时,状态方程表达式中Pade形式的级数长度与压缩因子的计算精度不成正比.在给定范围内与分子动力学的计算结果吻合得很好,在V/V0=1.50时的计算误差仅为0.12%;而已有文献报道类似的比较结果其误差高达0.56%,这就说明利用新型状态方程在理论计算和工程热力学应用等方面,具有更大的实用价值.     

硬磁泡畴壁中VBL特性的进一步研究

实验对在固定直流偏场下产生的硬磁泡(OHB)畴壁中垂直布洛赫线(VBL)的分布均匀性进行了研究.实验发现,泡径越大的硬泡,缩灭场就越大,VBL数目就越多;泡径越小的硬泡,缩灭场就越小,VBL数目就越少,即硬磁泡畴壁中垂直布洛赫线(VBL)是均匀分布的,且存在一个平衡间距.实验结果验证了均匀旋转模型的正确性.     

非均匀链状分子系统的密度泛函理论

提出了一个基于空穴相关函数的非均匀链状分子系统的密度泛函理论,其中,链分子是相切连接的柔性硬球链,并处于两块平行的无限大平板之间,其亥氏函数理想和剩余两部分组成,它们都是分子密度分布的泛函,其中剩余部分由链的空穴相关函数计算,在数值计算中应用了嵌入计算机分子模拟的方程求解方法,计算了三个链节组成的分子的密度分布,与ＭＣ数据吻合良好。     

高硬度球面磨削中球面形状误差分析与补偿

为了提高高硬度球面磨削后的形状精度,分析了新型高硬度球面磨削机床中球面形状误差来源,针对实际加工过程中出现的鞍形球面,提出了采用退让式球面磨削的方法.实验结果表明：退让式球面磨削可以有效减小球面形状误差,对高硬度球面磨削具有实用价值.     

非极性及弱极性流体汽液平衡的微扰理论模型

建立了一个微扰理论模型来计算流体的汽液平衡。该模型将分子分为等直径的链节,以硬球流体为参考流体,以成链项、Ｌ－Ｊ作用项和偶极－偶极作用项为微扰项。计算了链烷烃、环烷烃、烯烃、芳烃和酮等共４８种非极性及弱极性纯流体的汽液平衡,并计算了１０个二元混合流体的汽液平衡,结果令人满意。     

基于损伤理论的硬脆性泥页岩井壁稳定分析

硬脆性泥页岩地层的失稳破坏机理是非常规油气开发工作者的重点研究对象之一。从硬脆性泥页岩微裂缝的角度出发,将微裂缝视为硬脆性泥页岩的损伤,通过随机函数确定微裂缝的分布,将损伤力学和断裂力学相结合建立了硬脆性泥页岩的损伤本构模型。利用FLAC3D软件将硬脆性泥页岩的损伤破坏模型应用到井壁稳定分析中,并通过计算结果分析了钻井液、微裂缝形态等在硬脆性泥页岩破坏中占有的比重。计算结果显示,硬脆性泥页岩对钻井液的敏感度以及硬脆性泥页岩微裂缝的发育程度对井壁稳定影响最大,硬脆性泥页岩微裂缝的方向对井壁稳定影响很小。因此,钻井液的封堵性和密度是确保硬脆性泥页岩稳定的重要手段,控制钻井方向对维持硬脆性泥页岩稳定的作用有限。     

分层流体中尾迹时间序列结构的实验研究

在大型重力式分层流水槽中,采用多点组合探头阵列的动态测量方法,通过对线性密度分层盐水中拖曳球产生的扰动密度场的时间序列分析,研究了运动物体生成内波的运动学和动力学特性,实验获得了体积效应内波向尾迹内波转变的特征结构和体积效应内波传播的三维非对称结构,由此建立了体积效应内波的预测模型.研究表明：建立以实验为依据的理论预测模型是运动源致内波研究的有效途径.     

超薄膜润滑的分子动力学模拟

超薄膜（膜厚趋于分子量级）的摩擦特性与宏观流体膜有很大的不同,与超薄膜的微观结构有密切的关系。本文应用可以同时模拟超薄膜宏观和微观特性的分子动力学模拟（ＭＤＳ）方法,研究了超薄膜的微观结构与摩擦学特性间的关系,发现了平行于壁面的层状类固态结构;固液作用强度及膜厚大小对类固态结构有着明显的影响;超薄膜的极限膜厚由类固态与液相的比例决定。这种微观结构的相变改变了超薄膜的摩擦学特性。模拟中还发现了剪切诱导的微观构型。     

用状态方程研究硬球模型液体的声速及其热力学关系

将基于分布函数理论的状态方程应用于硬球模型液体，给出了超声波声速及其热力学关系的表达式，计算结果与实验值符合较好