高压固氩晶体构型与材料属性的研究

为研究面心立方结构(fcc)固氩的高压压缩特性和热力学特性,本文运用超分子单、双(三)重激发耦合簇理论(CCSD(T))ab initio法计算原子间距在2.0～3.3■下室温fcc固氩的多体相互作用势,得到固氩两体、三体和四体势团簇的构型以及两体和三体势的截断位置、收敛性、多体结合能和高压压缩特性,并与前期理论计算结果、实验值进行比较。结果表明:(Ar)_2团簇的总原子数是903,属于12种不同的几何构型,(Ar)_3是861,属于25种不同的几何构型,(Ar)_4是816,属于28种不同的几何构型;仅考虑两体、三体项,且近邻原子数为42时,总多体势能U_n在原子间距■时收敛,而当■时,需要考虑四体项或者更多的近邻原子才能收敛;其多体展开式是一交换级数;零点振动能大约为总结合能的6%,已不可忽略。通过比较发现,本文的计算结果和实验数据在80 GPa内完全吻合。     

基于第一性原理计算固氖单原子对体系结合能的贡献

基于第一性原理,运用多体展开理论和原子团簇理论,通过拟合两体相互势能和总的相互势能,提出了一种计算fcc固氖结合能的简便新公式,并利用新公式的结果对固氖结合能和高压压缩特性与实验值做了比较。结果表明:这个新公式能够简单、准确地描述固氖的结合能和高压物态特性,且在整个实验压强范围内(0~238 GPa)与DAC实验值完全吻合,误差在3%以内。这个公式对各种状态的所有惰性元素结合能和高压压缩特性的研究具有重要意义。     

随杂质位置的变化异质结中的束缚极化子的性质

本文对GαAs/AlxGα1-xAs异质结,采用三角势近似异质结势,考虑外界恒定电场以及体纵光学声子和两支界面光学声子的影响,应用改进的LLP中间耦合方法处理电子-声子相互作用和杂质-声子相互作用,计算了极化子结合能随电场强度、杂质位置和电子面密度的变化关系.结果表明：结合能随电场的增强而缓慢增大.IO声子对结合能的负贡献受电子面密度的影响显著增加,LO声子的负贡献相对IO声子贡献较小.另外,三角势的选取说明,导带弯曲引起的势垒变化不容忽视.还须指出的是,电子像势对结合能的影响很小,可以忽略.     

像势对量子阱中类氢杂质结合能的影响

在有效质量近似下，利用变分方法研究了像势对量子阱中类氢杂质结合能的影响。计算中考虑到了阱和垒中电子有效质量的不同。数值计算结果表明：阱和垒中质量的不连续只对阱宽较窄的区域有影响，而像势则在整个区域都有影响．对于阱和垒中介电常数之比较大和阱宽较小的量子阱，考虑像势对阱中杂质结合能的修正是非常必要的     

核子耦合参数对中子星中超子相的影响

中子星中超子的出现以及超子的比例对中子星的性质具有重要影响,不同的核子相互作用模型如何影响中子星中的超子是一个重要物理问题.从相对论平均场理论出发,选取不同核子耦合参数,计算了中子星中超子的数密度,发现不同类核子耦合参数对中子星中超子出现和中子星向超子星转变的转变密度有不同影响,而且核子相互作用的σ介子势和ω介子势影响显著,而ρ介子势影响较小.这些结果对大质量中子星性质的理论研究具有重要参考价值.     

FeAl合金的LFS势及点缺陷性能计算

构建了Fe、Al及其合金的原子间Long-range Finnis-Sinclair(LFS)势,利用Fe、Al及其合金的晶格常数、结合能和体弹性模量等实验数据拟合了纯金属Fe、Al及合金FeAl的LFS势参数,从中选择一组最优参数.为了检验所构建的势在缺陷性能方面的表现,利用构建的纯金属及合金的原子间势计算了金属Fe、Al及合金FeAl的单空位形成能,结果表明,与Fe相关的单空位形成能的计算结果与实验结果及其他理论计算结果符合得很好.     

高压下固相硝基甲烷光学性质的第一性原理计算

采用基于第一性原理的密度泛函理论(DFT)赝势平面波方法,计算了高压下固相硝基甲烷的光学性质.计算获得的基态结构参数与实验和其他的理论结果相吻合.光学性质的计算表明,光吸收出现在1.5eV,压强影响下发生红移,吸收峰加宽并向高能量方向移动.同时,还系统地研究了高压下固相硝基甲烷的介电函数、折射率、反射率、吸收系数和能量损失函数在30eV内的变化情况.     

Cu(111)表面能及功函数的第一性原理计算

应用基于局域密度泛函理论的第一原理赝势法,计算了铜体材料的结合能及晶格常数的理论值,并由此计算了Cu(111)面的表面能及功函数。计算所得到结果与实验数据吻合较好。     

流体静压力下磁场对半导体异质结中束缚极化子的影响

对GaAs/AlxGa1-xAs半导体异质结系统,引入实际异质结势,同时考虑体纵光学(LO)声子和两支界面光学(IO)声子的影响,采用变分法讨论了外界磁场和压力对束缚极化子的影响.利用改进的Lee-Low-Pines(LLP)中间耦合方法处理电子-声子和杂质-声子的相互作用,计算了束缚极化子结合能随压力、磁场强度、杂质位置的变化关系.结果表明,结合能和声子对结合能的贡献随压力和磁场强度的增加而增大.磁场对于IO声子和LO声子对结合能贡献的影响是非线性的,而压力对二者的影响均是近线性的,且磁场和压力对LO声子的作用更为显著.     

双模激光场中原子势场研究

应用一阶玻恩近似理论,分别利用Yukawa势、静电屏蔽势及光学模型势对双模激光场中电子-氩原子散射的微分散射截面进行了研究计算.从计算结果可以看出,极化和交换效应在散射过程中起着重要作用,同时也表明光学模型势能够准确的描述激光场中的原子势场.     

金纳米微粒晶格畸变和结合能的尺寸形状效应

利用紧束缚分子动力学的方法,模拟了球形和立方体金纳米微粒的最近邻原子间距以及结合能. 研究表明,原子数为108, 256的立方体纳米微粒的稳定结构是非晶态,而其他尺寸的球形和立方体形微粒则是面心立方结构. 对于晶态结构,在一定的形状下,金纳米微粒的最近邻原子间距以及结合能随着微粒尺寸的减小而降低;而在微粒原子数一定时,球形金纳米微粒的最近邻原子间距以及结合能的变化量分别要小于立方体形微粒的相应变化量. 由于晶体-非晶转变对于最近邻原子间距的影响非常明显,因此最近邻原子间距可以作为晶态和非晶态纳米微粒的一个判据. 通过线性拟合模拟数据, 定量地给出了形状对于最邻近原子间距变化量的贡献为总变化量的2%,而对于结合能的贡献为总变化量的15%. 本文模拟的最近邻原子间距的数值与文献上报道的实验结果符合得很好.     

Evidence for Efimov quantum states in an ultracold gas of caesium atoms

Systems of three interacting particles are notorious for their complex physical behaviour. A landmark theoretical result in few-body quantum physics is Efimov's prediction of a universal set of bound trimer states appearing for three identical bosons with a resonant two-body interaction. Counterintuitively, these states even exist in the absence of a corresponding two-body bound state. Since the formulation of Efimov's problem in the context of nuclear physics 35 years ago, it has attracted great interest in many areas of physics. However, the observation of Efimov quantum states has remained an elusive goal. Here we report the observation of an Efimov resonance in an ultracold gas of caesium atoms. The resonance occurs in the range of large negative two-body scattering lengths, arising from the coupling of three free atoms to an Efimov trimer. Experimentally, we observe its signature as a giant three-body recombination loss when the strength of the two-body interaction is varied. We also detect a minimum in the recombination loss for positive scattering lengths, indicating destructive interference of decay pathways. Our results confirm central theoretical predictions of Efimov physics and represent a starting point with which to explore the universal properties of resonantly interacting few-body systems. While Feshbach resonances have provided the key to control quantum-mechanical interactions on the two-body level, Efimov resonances connect ultracold matter to the world of few-body quantum phenomena.     

含内聚空洞的固体发动机药柱结构完整性分析

为评估固体发动机药柱含内聚空洞时的结构完整性，通过在药柱后部不同应变梯度的部位设置不同直径的内聚空洞，基于三维黏弹性有限元分析方法，计算了在燃气内压和轴向过载作用下发动机的应变场。由不同直径内聚空洞的最大Von Mises应变值随着直径变化的规律及最大Von Mises应变准则判断出内聚空洞位于药柱不同位置时允许的最大直径。     

碳化钨颗粒复合合金层的耐磨性能

本文应用“复合铸渗工艺”,在灰铸铁件表面稳定地制得以高碳马氏体和铬钨合金白口铸铁为基体,以不同尺寸铸造碳化钨(简称CTC)颗粒为抗磨相的复合合金层。通过二体及三体磨损试验表明、基体合金组织对合金层二体特别是三体磨损的耐磨性起着重要的控制作用;以马氏体合金白口铸铁为基的复合合金层在二体及三体磨损条件下,均具有很高的耐磨性,且随其中CTC颗粒尺寸的增大而显著提高;在三体磨损条件下,较重的载荷对粗颗粒CTC复合合金层的磨损失重率影响很小。     

三体作用时玻色—爱因斯坦凝聚孤子的演化

利用变分法和数值模拟解Gross—Pitaevskii—Ginzburg方程，研究了原子的三体作用对波色一爱因斯坦凝聚体（BEC）孤子的演化的影响，发现三体作用的影响大于两体作用的影响，并与三体作用是排斥还是吸引有关。其效果与势阱中的原子数、势阱系数和BEC孤子脉冲的初始宽度有关。     

纳米通道内气泡核化的分子动力学模拟

为了探讨壁面浸润性与流体初始密度对气泡核化位置以及纳米气泡在凹槽内生长核化影响规律,本文采用分子动力学方法研究纳米结构微通道内液体氩的沸腾核化过程。通过改变固液势能的相互作用参数来调整壁面浸润性。结果表明：纳米凹槽壁面浸润性对气泡核化过程具有重要的影响。一方面,当固体表面的浸润性较弱时,凹槽内流体受排斥力的作用,原子排布比较稀疏,原子碰撞频率增大,局部活化能聚集,从而导致气泡在纳米凹槽内形成。另一方面,当壁面浸润性较强时,气泡会在微通道中央形成。此外,区别于均质浸润性纳米凹槽内气泡曲率半径及接触角保持不变的核化动力学行为,其在异质亲疏水匹配的纳米结构微通道内产生了显著的差异。当壁面浸润性维持不变,核化气泡的曲率半径随着流体初始密度增大而增大,与之相反,稳态接触角却随之减小。     

软熔带类型对高炉内未燃煤粉分布影响的数值模拟

为了改善高炉炉况、降低未燃煤粉对高炉的负面影响,利用“Euler-Euler”法对高炉内未燃煤粉的堆积分布进行了数值模拟.考察了倒V型、V型和W型软熔带高炉内的未燃煤粉分布,以及软熔带形状对未燃煤粉分布的影响,并比较了三种软熔带高炉堆积未燃煤粉量的多寡和高炉各区域未燃煤粉堆积量.计算结果表明:未燃煤粉主要堆积在高炉软熔带下方;死料柱、风口回旋区下方、软熔区域、软熔带顶部和根部是未燃煤粉容易堆积的区域.W型软熔带是最佳的高炉操作模式,具体表现在:未燃煤粉在高炉内分布相对均匀; 在一定压差条件下可容纳较多煤粉.     

C~(6+)单离化He原子的微分散射截面研究

在电子离化氢原子的碰撞过程即(e,2e)反应的基础上,采用不同于已有的波恩近似、BBK(MBrauner J S Briggs and HKlar)、收敛密偶近似(CCC)等方法,从双势公式的后滞形式出发采用解析方法来计算重离子C6+离化He原子在不同动量转移和出射电子能量时的三重微分散射截面(TDCS),并分析讨论了有效电荷的影响,通过选择不同的有效电荷使理论计算和实验数据有较好的符合.     

复合推进剂粉尘最小点火能的实验研究

为研究复合推进剂在高压水射流冲击作用下的点火机理,采用哈特曼管粉尘爆炸设备,测试了典型复合推进剂粉尘的最小点火能,分析了成分、温度、湿度对最小点火能的影响.实验结果表明,湿度增加,粉尘体系最小点火能升高;温度增加,粉尘体系最小点火能降低;二茂铁含量对粉尘体系的最小点火能影响最为明显.     

氩气等离子体羽从实心到空心的放电特性

对大气压环境中偏置正弦电压激励的氩气等离子体射流进行了研究. 结果表明,随着偏置电压从负值增加到正值,所产生的羽从实心过渡到空心. 利用电学和光学手段对实心羽和空心羽的放电特性进行了研究,发现对于这2种羽,每个电压周期都只有单个放电脉冲. 利用快速摄影,看到“胖”定向子弹在实心羽中传播,其中涉及负流光机制. 而空心羽中涉及正流光机制,它表现为从棒电极端开始的定向流光,随后逐渐演变成在气流周边传播的分叉流光. 利用光谱学手段,研究了距离管口不同位置处的电子温度. 基于潘宁电离和残留负离子的作用,对这2种羽的产生机制进行了解释.