分子热力学前沿基础领域中的新理论4:论有机纯质的分子结构与临界压力理论方程

根据分子热力学理论,分析阐明纯质的临界压力JDc的微观机理及Lydersen,Wilson等在国际学术界享有盛誉的学者和Joback,Constantinou-Gani(C-G)等的著名公式普适性差,误差大等缺陷。在文献[1]创立的有机分子的半金属结构理论指导下提出一个计算Pc的理论方程,经用极性与非极性纯质等38种结构类型428个纯质Pc实测值检验、其平均误差仅1.72%,达到实验允许误差范围的高水平,计算精度比Joback式高3.6倍,比Wilson-Jasperson(W-J)式,Marrero-Pardillo(M-P)式高3.2倍以上,比MXXC法高4.41倍,是临界性质的计算化学领域中的一个重大突破。     

精确计算液体醇在任一温度下的汽化热公式

根据分子热力学理论导出的计算常沸点下的汽化热理论方程,考虑Watson公式的不足之处,提出计算醇类在任一温度下的汽化热的新方程,经用初级,中级、高级醇和环醇等化合物的185个实验数据点检验,平均误差1.12％,极显著优于美国工程院院士John M.Prausnitz教授在其专著中推荐的Watson公式,对化工特别是精细化工设计常用的烷醇,环烷醇而言,本法的精度比在国际科技界获得最广泛应用的Watson式高大约3.5倍。     

分子热力学前沿基础研究领域中的新理论7:常沸点下液体摩尔体积理论方程

从液体纯质中的微观粒子间的相互作用力方面考虑,按照作者创立的氩模型理论和有机分子的半金属结构理论中的定理定则,导出液体纯质在正常沸点下的摩尔体积Vb理论方程,给出了理论方程成立的数学证明。经以有机、无机,极性与非极性的36种纯质的实测值检验,平均误差0.47%,推广到31种结构类型128种纯质时,平均误差为0.55%,都在实验容许误差范围之内,比2001年著名文献推荐的最优秀的Vb公式(Tyn-Calus式等等)的精度高5.7倍到10.2倍,仅需知道纯质的结构式和分子量就可精确地计算出Vb来,这是从1915年以来这一科学研究领域中的重大进展与突破。     

分子热力学前沿基础研究领域中的新理论6:有机分子的半金属结构理论与临界体积理论方程

根据临界体积这一物理现象反映出的物理规律,应用分子热力学理论模型-有机分子的半金属结构理论和线性代数理论(矩阵论),导出了临界体积理论方程,经用35种结构类型的 318种有机纯质的实测值检验,其平均误差1．25％,达到实验允许误差范围之内。误差小于|± 2．5％|的占总数的87％。本法精度比国际最著名的公式(JOBACK式,LYDERSON式,CONSTANTINOU- GANI[C-G]式,MARRERO-PARDILLO[M-P]式)高2．6倍以上,是临界性质研究领域中的一个重大的进展与突破。     

分子热力学前沿基础研究领域中的新理论5:有机分子的半金属结构理论与气体粘度理论方程

分析了国际科技界著名的气体粘度方程的基本不足和缺陷后,应用有机分子的半金属结构理论中的两个定理,以气体粘度的微观机理为基础,提出无机与有机纯质的通用型的气体粘度理论方程,经用极性与非极性包括量子气体在内的32种结构类型128种纯质520个实测值检验,平均误差仅1．20％,其精度比REID,PRAUSNITZ院士推荐的著名公式(CHUNG,LUCAS和REICHEN- BERG等的公式)高2．0-3．5倍,极显著地优于文献中各式。     

分子热力学前沿基础研究领域中的新理论11:论有机纯质的微观结构与标准熵

文中指出了著名化学家Benson等方法的不足处,分析了从理论上计算标准熵的微分方程后应用有机分子的半金属结构理论论证提出理论式(2),通过对实验数据的对比研究发现S2098=4.184(K′ 9.504N1),利用矩阵法导出一个很有理论价值的计算标准熵的方程.经用31类不同结构类型的有机纯质(608种)的实测数据检验,平均误差0.59%,显著优于文献中各式.尤其突出的是物理意义明晰,填补了国际物性基础理论研究中的一项空白.     

凝聚态物理学基础研究领域中的新理论Ⅰ纯质的分子结构与液体Cp,1理论方程及3个定理

将由氩模型微分方程出发创立的气体不平衡状态理论方程推广应用于凝聚态物理学性质的研究中,导出液体定压热容Cp,1理论方程,并创立3个定理,据此在很多情况下,仅需纯质的熔点Tm,沸点Tb就能准确地计算出Cp,1.是百年来凝聚态物质热容理论研究中的重大突破.公式的精度比2001年Poling教授,Praunitz院士推荐的国际科技界最优公式(含CSP correlation等)高10倍以上,经极性与非极性等42种结构类型289种纯质的1086个实验数据检验,平均误差为0.82%,显著优于前人公式,有重大的理论意义与广泛的应用价值.     

分子热力学前沿基础研究领域中的新理论8:有机分子的半金属结构理论与纯质临界温度理论方程

根据在临界状态时比van derW aals方程更精确的D ieterici方程,解出临界温度Tc和其分子结构参数成反比的函数关系;按照K irchhoff定律导出纯质的Tc理论式;应用有机分子的半金属结构理论中的定理,考虑分子中非定域电子运动的特性对Tc的影响,经用各种结构类型的450个纯质的Tc实测值检验,平均误差仅0.36%,达到实验容许误差范围之内,其精度比国际上著名的Lyderson法,W ilson et al法和Joback法,Constantinou-Gani(C-G)法,Marrero-Pard illo(M-P)法高2.5~10倍。对这样的100多年来未曾有过的优异的普适性,高精度和明晰的物理意义,三方面重大突破的事实俱在。应确认其是很好的填补了国际基础理论研究领域内的空白。     

分子热力学前沿基础研究领域中的新理论9:烃类和羧酸的常沸点理论方程

应用分子力学理论揭示出烃类和羧酸等的正常沸点Tb这一物理现象中的物理规律性,从而提出其正常沸点的理论方程,物理意义明确,经用链烃,环烃和羧酸等的298个纯质的实测值验算,平均误差为0.35%,误差≤1%的占总数的98.65%,而本法精度比国际学术界中最优秀的Marrero-Pardillo(M-P)高5.7倍,这是分子热力学和过程科学交叉学科领域基础研究中的一个重大的突破.再次证明氩模型理论对价值重大的工程物性计算化学的发展有很大指导价值.     

液体输运现象新理论Ⅰ液体粘度理论方程和2个定理

将张克武气体氩模型理论微分方程加以发展,推广应用到凝聚态物理学前沿基础研究中,导出液体粘度理论方程,并据理论分析引出两个定理。以42类328种无机、有机、极性与非极性纯质1928个实验数据检验,平均误差1.64％,达到实验容许误差范围内。其精度比美国(科学院、工程院)两院著名院士Prausnitz[2001]推荐的最优公式高8倍。在一些情况下,仅需给出熔点和沸点就可准确地从理论上计算出粘度值。解决了过去百年来国际分子物理学中无可靠方法计算液体粘度的科学难题,是百年来工程科技基础理论研究领域中的一个重大突破。     

分子热力学前沿基础研究中的新理论13∶论纯质的微观结构与液体表面张力理论计算法

从分析液体表面张力σ的微观机理出发,应用表面层的定性微观图片,阐明液体内部微观粒子与液体表面层的微观粒子同其它微观粒子间的相互作用是不同的。可把液体表面层微观粒子看作介乎于液体性质与气体性质之间的第三相。临界点时,第三相消失,故σ趋近于0,据此预测应能将张克武气体不平衡状态理论方程推广应用于σ的研究,导出液体表面张力理论方程,经用各不同结构类型的极性与非极性纯质268种1482个实验数据检验,平均误差1.40%,且其物理意义明确,仅知Tm,即可精确预测若干结构类型的σ,显著优于前人各式,有较为重要的理论意义和广泛的应用价值。     

物质相变点导热系数的测试新方法

设计了一种测试物质相变点固、液相导热系数的新方法。采用该方法测试处于低相变曙度下的纯金属,合金,有机物和湿多孔材料相变时固、液相的导热系数,结果与文献数据或数值计算数据吻合较好,研究表明该方法用于研究物质相变温度下的热传导,以及相变点的热物性是可行的。     

基于温度场动态变化的林火蔓延模型研究

为了提高林火蔓延模型的准确性和通用性,文中把火场看作一个动态温度场,并从火场上任一微元体任一时刻温度变化状态出发,应用能量守恒定律,建立火灾区域温度场动态变化模型.经差分处理,得到进行模拟计算的一组温度场计算方程;由边界点条件,求出边界点的集合后,拟合得出火线函数,积分后可得到时刻火场的过火总面积、火线长度和火场形状,同时进一步证实了对流传热方式是影响林火蔓延的主要因素.从广州市8宗森林火灾的蔓延模拟结果看,过火面积的模拟精度约90%,能较准确地模拟林火发生时的过火面积和火线长度.     

兰州地区太阳能相变集热蓄热墙系统热特性分析

根据兰州地区太阳辐射的特点,利用Fluent软件对太阳能相变集热蓄热墙系统进行数值模拟,通过与传统型太阳能集热蓄热墙系统进行对比,探讨应用太阳能相变集热蓄热墙系统的优势。通过建立非稳态太阳能相变集热蓄热墙系统三维模型,采用CFD方法对控制方程进行求解,结果表明,太阳能相变集热蓄热墙系统在兰州地区具有应用的可行性和舒适性。     

分子热力学前沿基础研究领域中的新理论12:论气体定压比热的理论计算法

提出气体不平衡状态方程后,将其移植应用于气体平衡性质的研究,建立气体定压比热理论方程和两个定理;经用各种结构类型的538种气体纯质2398个实验数据检验,平均误差0·38%,显著优于文献中各式,尤其突出的是物理意义明晰,有一定的理论意义与实际应用价值,在基础理论研究中取得重要进展.     

一个新三维分数阶动力系统

通过微分方程结构的变化给出了一个不同于以往的三维自治混沌系统和对应的新分数阶动力系统,其吸引子相图的拓扑结构与以往系统不同。首先给出了新构造整数阶动力系统的吸引子相图和Lyapunov维数等基本动力学特性;然后基于分数阶稳定性理论和数值计算对分数阶混沌系统平衡点进行了分析,得出在阶数qi0.738,i=1,2,3时系统是稳定的,并进而给出了Caputo意义下阶数为q=0.92、q=0.93时的吸引子相图;最后讨论了在q=0.95时固定其他系统参数时,系统的动力学行为随参数a的变化。     

气体纯质定压摩尔热容理论方程与三个定理

应用氩模型理论微分方程和气体不平衡状态理论方程导出气体纯质的定压摩尔热容理论式,创立3个定理及一个定则(rule),特别是其中的1个定理:"n值相同的不同结构类型分子中>CH2的热容惯性因子值相等",在提高上述理论方程的理论水平和应用价值两个方面都有很大的作用.在很多情况下,仅须知道熔点Tm和沸点Tb就可快捷地准确预测C0pg.从理论上看,本法物理意义明确,适用范围广泛,优于文献中各式,从精确度看比国际上权威著作中推荐的的经验式高3倍以上.事实证明是一个实质性的进展与突破.