水泥固化体中核素迁移行为的非平衡态热力学研究

综合考虑温度、扩散和化学反应等因素对水泥固化体中核素迁移行为的影响,根据线性非平衡热力学的唯象关系列出了各种力与流的唯象方程,提出了求解唯象系数的实验方案,并且按照质量和能量守恒定律建立了固化体内的传质和传热基本方程.以菲克第二定律导出了固化体的质流边界,结合热流边界和初始条件,得到了核素迁移行为定解问题的数学模型.     

强化对流换热场协同唯象理论

根据现代热力学流与力的热力学线性唯象关系，导出了对流换热强度与流体中存在的各种内场及外场的关系，从唯象上阐明了降低热边界层厚度、增加流体优动和增加近壁面速度梯度的强化对流换热方法的物理机制。结果表明，强化对流换热的本质是控制内场和外场方向的协同，并从此可指导发展强化对流换热的新方法。     

线性非平衡局域系统涨落的化学反应进展度变量与细致平衡原理

任何非线性非平衡宏观系统都可看成是由线性非平衡局域系统组成的系统，所以本文讨论对于非线性非平衡宏观系统的研究将有着重要意义。推导并给出了线性非平衡局域系统的内变量（化学反应进展度变量）涨落的均方差公式，给出了稳定性条件。讨论了相应的均方差、细致平衡方程以及弛豫时间等热物理参量之间的关系。     

Q∝（△T^-1）时不可逆卡诺热机的生态学性能优化

以反映热机功率与熵产率之间最佳折衷的“生态学”准则为目标，综合考虑热阻、热漏及工质内不可逆性，导出了线性唯象传热规律下不可逆卡诺热机的生态学最优性能，该结果对实际热机的设计工作具有一定的理论指导意义。     

一类不可逆半导体发电器性能分析

应用热力学理论,研究了线性唯象传热律下不可逆半导体温差发电器的性能特性,探讨了给定热源温度下热电器输出功率的最佳优化条件,得到一些有意义的新结论.     

Q∝(ΔT-1)时不可逆卡诺热机的生态学性能优化

以反映热机功率与熵产率之间最佳折衷的"生态学"准则为目标,综合考虑热阻、热漏及工质内不可逆性,导出了线性唯象传热规律下不可逆卡诺热机的生态学最优性能,该结果对实际热机的设计工作具有一定的理论指导意义.     

线性唯象传热规律下的内可逆不雷逊热机循环的功率、功率密度和效率的性能优化

以在高温热源服从牛顿传热规律而在低温热源服从线性唯象传热规律并考虑了热阻和热漏的布雷逊热机为模型,导出了该热机的输出功率、输出功率密度和效率的表达式。讨论了高温换热器的效率、低温热导和热漏对热机各种性能参数的影响。所得结果可对实际热机的优化设计提供理论依据。     

声子水动力学:进展、应用与展望

声子水动力学是研究介电固体中热输运的有效宏观方法,它具有清晰直观的物理图像和简洁统一的数学描述.本文总结了声子水动力学的理论基础、历史脉络、前沿进展与应用.从其历史发展看,声子水动力学经历了经典声子水动力学、唯象声子水动力学以及广义声子水动力学3个阶段.论文首先回顾了经典声子水动力学的统一动理论框架,通过声子Boltzmann方程的Chapman-Enskog渐近展开推导,介绍了前人所得到的不同形式的声子水动力学方程的条件和适用范围.随后总结了唯象声子水动力学的主要概念和内容及在微纳尺度热输运中的应用,并阐明了其沿袭经典声子水动力学发展的历史逻辑与局限性.同时,为了推广声子水动力学在复杂系统中的应用,本文介绍了基于声子水动力学理论的数值方法的最新进展,包括声子格子Boltzmann算法和声子Monte Carlo方法等.为了能让声子水动力学更准确地描述微纳系统中的热传递规律,本文还展望了声子水动力学的未来发展趋势,阐释了广义声子水动力学的内涵和外延,深入探讨了其非平衡热力学的理论基础.本文力图促进声子水动力学的进一步发展及其在揭示极端条件热输运机理方面的应用.     

稀薄气体高超声流动的非结构DSMC的并行化计算

 采用非结构化三角网格为基本网格单元,在可变硬球（VHS）分子模型、Borgnakke-Larsen唯象模型、Bird的化学反应几率模型及壁面CLL反射模型的基础上,本文用Fortran语言编制了能够模拟内能松弛、热力学非平衡和化学非平衡的稀薄气体直接模拟Monte-Carlo（DSMC）源程序。针对多核计算机上进行并行计算实现技术,将并行OpenMP的模型应用于DSMC方法,编制了可在多核计算机中进行数值模拟的非结构DSMC并行程序。分别对不同稀薄领域的不同工况高超声速气体绕圆柱流动问题进行数值模拟,得到热非平衡态对飞行器流场的影响。通过数值结果的比较,验证了编制的DSMC并行程序的正确性和合理性,以双CPU、双核计算机为例,并行后的计算效率提高了近一倍。这些数值结果对飞行器流场特性分析和有效地完成飞行器热防护具有重要意义。     

一套新的3He普适唯象光学势参数

通过同时符合3He引起的核反应截面和弹性散射角分布实验数据,获得了一套适用于靶核质量数为20≤A≤209,3He入射能量从阈能到250 MeV的普适唯象光学势.对3He普适唯象光学势进行物理分析,计算和分析了3He普适唯象光学势实部和虚部的径向关系.结果表明,这套3He普适唯象光学势在物理上是合理的.     

外场协同强化扩散传质过程的唯象分析

根据非平衡热力学熵产生表达式中热力学力和流的定义，并结合不可逆过程中热力学力和流之间的因果关系，推导了热力学力和流之间的唯象表达式，由此分析得到：除化学势梯度及温度梯度(热扩散，Soret效应)能引起物质的扩散外，外场力也对物质扩散流产生贡献，其扩散传质流大小不仅与外场参量梯度大小及化学势梯度大小有关，还与它们的方向配合有关，即与外场同化学势场的配合有关，当外场梯度与化学势场梯度方向一致时，扩散传质流最大．     

温度场熵在矩形散热翅片中的应用

在热力学熵和物理场熵的基础上定义了温度场熵的概念,并根据物理场熵的计算方法推导出了温度场熵的计算公式。将此公式应用于矩形散热翅片的研究中,根据翅片表面温度分布函数,计算出翅片表面的温度场熵。在与翅片传热效率比较后可定量地描述矩形散热翅片的热力学完善程度。     

聚合物熔体在强静电场下成核与长大的理论分析

根据经典热力学和动力学两方面理论,推导出了聚合物熔体在强静电场作用下成核率和晶核长大率的表达式,从理论上解释了聚合物熔体在强静电场作用下的结晶行为。     

强电场下蒸汽压方程对凝华的影响

本文应用热力学和相变理论导出了在高压静电场下水蒸汽凝华成核的力学平衡、相平衡条件、成核的临界半径、以及饱和蒸汽压方程。该方程说明在强电场中水蒸汽的饱和蒸汽压将随电场强度的增加而减小的规律,定性地解释了在电场中水蒸汽在固体冷表面上凝华成核结霜的规律,并由实验得到证实。     

线性四极场的几个问题

给出了线性四极场的等势面方程、场线方程、场线、势线图,进而证明了场线与等势面的正交性.     

路基冻胀过程的温度效应

基于连续介质力学和热力学理论,建立了路基水分迁移过程的动力学模型。对冻土地区路基的温度场分布进行数值模拟分析,初步探讨了路基温度随时间和深度变化的关系。研究了温度梯度对冻胀的影响,试验结果表明,温度梯度与冻胀量成反变关系,因此采用试验人工冻结研究自然冻结时应充分考虑温度梯度的影响。这对于正确研究路基的冻胀现象,具有着重要的理论意义和实际意义。     

磁流变体的磁致固化研究

基于简单偶极子模型,分别用热力学方法与统计力学方法计算磁流变液体系的自由能,考虑体系中颗粒的渗透压,研究磁流变液的磁致固化.结果发现,当外加磁场超过临界磁场值Hc时,体系发生由液相向固相的转变.此外,温度变化也可以引起磁流变液的磁致固化.     

基于ANSYS的激光切割温度场仿真

激光切割过程复杂，影响因素较多，本文根据激光切割加工的特点，建立了激光切割的热力学模型，并基于ANSYS有限元软件进行了切割过程的温度场仿真分析，给出了激光切割参数对温度分布的影响规律，为实际切割之前选择最优切割参数提供了理论参考。     

Field synergy principle of heat and mass transfer

Simultaneous heat and mass transfer widely exists in nature and engineering, and it is of vital importance to enhance heat and mass transfer efficiency. In this paper, field synergy equation of heat and mass transfer is derived from its energy equation. Results show that the total transferred heat （including the conducted heat and the heat transferred by mass diffusion through the heat transfer interface） is determined by the values of fluid velocity and enthalpy gradient as well as the value of synergy angle α of velocity vector and enthalpy gradient field. Decreasing the value of α enhances the heat and mass transfer. This means the higher the synergy of velocity vector and enthalpy gradient field, the higher the total transferred heat. By the synergy principle of heat and mass transfer, some methods may be developed to improve the heat and mass transfer efficiency.     

横向磁场与机械载荷共同作用下简支条形板的稳定性分析

针对横向磁场与机械载荷共同作用下简支条形板的磁弹性动力稳定性方程,利用L-S约化方法得到了系统的分岔方程,研究了当条形板只受到动载荷作用时,系统的分岔行为,并得到了分岔方程的转迁集和相应的分岔图。