金属固体热容量的统计理论研究

首先运用能量均分定理推出经典固体的热容量,然后分别从爱因斯坦模型和德拜模型出发,对经典固体的热容量进行修正,并就两个模型的特点和不足进行分析.通过研究发现金属固体的热容量在高温时可以不考虑电子气的影响,而低温时则需要考虑电子气对金属固体热容量的贡献.     

金属热容量与温度关系的实验测定及理论研究

测量了铜、铁和铝在55~200℃范围内的热容量.基于爱因斯坦和德拜固体热容理论模型,利用Matlab软件对实验数据进行了模拟和处理,得到了3种金属的热容量与温度的关系曲线.结果发现,在实验误差允许范围内,实验结果与爱因斯坦理论和德拜理论都具有较好的一致性.     

晶体的热力学行为研究

在德拜模型的基础上研究晶体的热力学行为．德拜模型频谱函数在高频区与实验曲线相比偏差较大，对此，我们认为在高频区声子间的相互碰撞不能忽略，并对德拜近似模型作了一定修正，所求出的频谱函数在高频区能更好地接近实验曲线和反映频谱变化规律，用修正后的模型计算晶体的热容量与德拜模型保持一致，能很好地与实验结果符合．     

CrN弹性和热力学性质的第一性原理研究

本文采用平面波赝势密度泛函理论方法研究了立方相CrN平衡态的结构和弹性性质,计算结果与已有的实验值和理论值符合较好.首次利用准谐德拜模型计算了CrN的热力学性质,得到了不同温度下,CrN的体积随压强的变化关系,以及德拜温度、摩尔热容量、熵和内能随压强及温度的变化关系.     

铁钴镍纳米材料热容量规律的比较分析

用爱因斯坦模型和德拜模型分析得出无磁场时铁、钴和镍磁性粒子热容量的变化,用统计物理方法分析了磁矩与外磁场相互作用、晶格振动、表面自由能等对铁、钴和镍纳米铁磁粒子热容量的影响．数值计算结果表明：无磁场时,低温情形下热容量随着温度的升高而变大,温度较高时趋于稳定;磁矩与外磁场相互作用引起的纳米铁磁粒子的热容量随温度的升高而增大,随外磁场强度的增大而减小;晶格振动引起的纳米铁磁粒子热容量随温度的升高而增大;粒子表面能引起的热容量随温度的升高而增大,粒径越大,热容量也越大．     

德拜温度不为常数时晶体的热力学函数

确定了晶体的德拜温度随温度变化的普适关系,导出了在此关系下晶体热力学函数的表达式.在此基础上,研究了铟的德拜温度和定压热容量随温度变化的规律.结果表明:理论计算与实验值基本一致.其中,在低温段和高温段理论值与实验值符合得较好,而中间段符合得稍差.     

高温下爱因斯坦模型与德拜模型热容结果的一致性

指出了高温下晶格振动热容理论中爱因斯坦模型与德拜模型的异同之处．理论分析发现，高温下晶格振动能与振动模式近似无关．解释了在相去甚远的假设前提下，两种晶格振动热容理论模型的结果在高温下一致的原因．     

固体热容量的讨论

本文先给出固体热容量的实验规律，再用近代量子统计理论对金属中自由电子运动和晶格振动对固体热容量产生的影响作了定量分析。     

固体内能研究

本文深入研究固体热容量曲线规律,勾画内能曲线,重新定义0点能并给出计算方法,对德拜温度赋予新的物理内涵等,论文有独创性的新观点。这些新的看法,对重新认识和揭示固体微观热运动统计规律,特别是低温领域具有重要的意义。     

德拜温度随压强变化时晶体铟热力学性质研究

确定了在低温时晶体德拜温度随温度和压强变化的规律．在此基础上得到了晶体热力学函数的表达式．对铟晶体作具体计算，得到了定容热容量和弹性模量随温度、压强的变化关系式．结果表明：当压强较低时，压强对定容热容量和弹性模量的影响非常小，可忽略不计；而当压强较高时，影响较大，其增加或衰减速度明显，且其弹性模量有最大值出现．     

热力学第三定律的一种新的论证方法

热力学第三定律的正确性早已经被实验所论证 ,许多学者对热力学第三定律的证明也运用了相应的论证方法。 [1,3 ]文根据热力学和量子统计的观点从固体和范德瓦尔斯气体在低温条件下的热容量出发论证了热力学第三定律的正确性 ,其结论与其它方法所得的结论一致     

喷雾冷却高热流密度散热传热特性研究

 针对喷雾冷却的高热流散热方式,设计和构建封闭循环实验装置。通过热电偶计算得到发热面的热流密度。通过激光多普勒测速仪(PDA)测量喷嘴的液雾分布、粒径和尺寸。基于气泡动力学与传热学,建立喷雾冷传热特性的理论模型。数值模拟的计算结果显示出喷雾高度对喷雾冷却曲线的影响：随着喷雾高度的增大,喷雾冷却的换热能力升高,与实验结果的变化趋势相同。同样采用数值的方法,给出不同喷雾张角、不同喷雾压力和不同喷雾高度下的换热系数,对喷雾冷却的传热特性进行分析。研究表明,两相区内的喷雾冷却换热能力得到了显著的增强,喷雾冷却存在最佳喷雾高度。     

冷却法测量金属比热容实验的分析与研究

基于牛顿冷却定律的冷却法测量金属比热容实验是普通物理实验中一个重要的热学实验,实际实验中由于计时误差较大,使得实验测量精度不高,文中对两种实验操作方案的合理性进行了分析,定量研究了实验室温和不同测温范围对实验结果的影响,结果表明实验室室温对实验影响较小,不同测温范围对该实验的影响明显,并对实验的改进,测量精确度的提高,教学效果的改善作了探讨。     

混合法测量固体比热容实验的改进

在混合法测量固体比热容实验中,将固体加热方法由水浴法加热改进为蒸汽加热,不但能减少测量误差、提高实验准确性,还能使实验操作更加简便。     

Finite Point Method for the Simulation of Solidification and Heat Transfer in Continuous Casting Mold

A 2-D finite point meshless model was used to simulate the heat transfer and solidification of steel in continuous casting molds to illustrate its use in metallurgy. The latent heat of the pure metal was treated using the temperature recovery method and the latent heat of the alloy was treated using an apparent heat capacity method. The model was validated by calculating the classical Stefan moving boundary problem. Analysis of the solid shell growth and temperature distribution of a billet in a mold shows that the solution by the finite point meshless model is quite reasonable, which indicates that the model has potential in metallurgical engineering applications.     

利用冷却法测定金属的比热容

比热容的测定是物理学的基本测量之一,利用冷却法测定了金属的比热容。基于Matlab软件,根据测量数据拟合出温度随时间的变化关系,并对其求导数,由温度与时间的对应关系得到冷却速率随温度变化的函数。根据同一温度下标准样品和待测样品的冷却速率,得到待测样品的比热容。与公测值相比,百分误差为0.78。     

褐铁矿的热分解特性及其对烧结过程的影响

利用热重分析的方法对褐铁矿FMG粉(简称FMGF)在受热升温过程的热分解特性进行了详细的研究.结果表明:FMGF中的结晶水在200~400℃温度区间内即完成了分解挥发,这样可以改善烧结料层透气性,使料层上部热量有效传递到下部;分解其中的结晶水,就能减少褐铁矿中的结晶水分解对烧结固体燃料消耗和烧结热平衡影响.烧结杯试验和工业应用结果验证了热分解特性研究的结论:在高比例褐铁矿条件下,通过提高难熔矿配比,可改善烧结料层透气性,改善料层传热条件,最终降低烧结固体燃耗,提高烧结成品率.     

相变蓄热水箱的性能优化模拟分析

采用COMSOL Multiphysics计算流体动力学软件建立相变蓄热水箱的数值模型,通过实验验证数值计算模型的准确性,并对相变蓄热水箱结构进行优化.分析不同环形金属隔板分层数和隔板厚度对相变蓄热水箱蓄放、热过程的影响.结果表明：在相变层内部设置的环形金属隔板可改善相变蓄热水箱的运行特性;蓄热过程中,环形金属隔板分层数和隔板厚度的增加有利于固态相变材料熔化,潜热利用率得到提升;放热过程中,增设环形金属隔板能使相变材料达到更低的固相比;厚度为5 mm的环形金属隔板对促进相变材料液化、维持水温的作用强于厚度为2,10 mm的环形金属隔板.     

螺杆结构对熔融金属挤压成型流场分布的影响研究

基于无限大平板模型进行挤出过程的压力公式推导，开展单螺杆结构对于熔融金属挤出过程的流场分布影响研究。将机头压力损耗计算所得压力数值与单螺杆挤出机建压数值进行对比，从而判断单螺杆挤出机挤出能力。采用ANSYS中的POLYFLOW模块对挤出过程进行仿真模拟，该模块采用网格叠加技术，模拟熔融状态下金属锡的挤出，其中忽略了惯性和重力影响的三维计算，对螺杆进行最优化设计。研究发现减小挤出机的机筒间隙及螺距可以增加螺杆元件对物料的输送能力，且由于金属具有超高流动性，在挤出中并不需要有完整的固体塞段。通过理论分析得到最优螺杆设计参数并完成样机制备，通过实验验证设备的可行性，最终结果表明所设计小型单螺杆挤出机能够实现金属锡的连续均匀挤出。     

螺杆结构对熔融金属挤压成型流场分布的影响研究

基于无限大平板模型进行挤出过程的压力公式推导，开展单螺杆结构对于熔融金属挤出过程的流场分布影响研究。将机头压力损耗计算所得压力数值与单螺杆挤出机建压数值进行对比，从而判断单螺杆挤出机挤出能力。采用ANSYS中的POLYFLOW模块对挤出过程进行仿真模拟，该模块采用网格叠加技术，模拟熔融状态下金属锡的挤出，其中忽略了惯性和重力影响的三维计算，对螺杆进行最优化设计。研究发现减小挤出机的机筒间隙及螺距可以增加螺杆元件对物料的输送能力，且由于金属具有超高流动性，在挤出中并不需要有完整的固体塞段。通过理论分析得到最优螺杆设计参数并完成样机制备，通过实验验证设备的可行性，最终结果表明所设计小型单螺杆挤出机能够实现金属锡的连续均匀挤出。