控制熔体浓度三维稳定态方程的精确解

研究了一类关于浓度的三维稳态晶体生长控制方程.这类问题由于带有远场条件,无法按常规方法给出其解析解或数值解.在复数域内利用分离变量法,得到了这类方程的级数形式的解析解,而最后的解是实数形式.结果表明,固液界面前沿浓度是指数震荡衰减的.     

二维稳态晶体生长控制方程的数值解

分析了在均匀流场的作用下,金属凝固过程中晶体生长浓度的二维稳态方程的边值问题.运用有限差分法将微分方程数值离散化为线性代数方程组.用初等变换法将该代数方程组分解为多个方程组进行处理,提高了计算效率.模拟结果揭示了在均匀流场作用下,沿枝晶生长的方向,晶体生长的浓度呈现振荡衰减的本质特征     

三维稳态晶体生长的物理本质

考虑在均匀流场的作用下，分析了金属熔液凝固过程中晶体生长的三维稳态数学模型。应用傅里叶级数展开法，在周期性条件下得到了相应的八阶常微分方程的精确解析解，并确定了解中各系数之间的关系。该解揭示了在均匀流场的作用下，晶体生长呈现了一种周期性振荡式的模式，从理论上证实了固液界面前沿浓度呈现指数振荡衰减性是晶体生长的一个本质特性。     

High undercooling and rapid dendritic growth of Cu-Sb alloy in drop tube

Droplets of Cu-20%Sb hypoeutectic alloy has been rapidly solidified in drop tube within the containerless condition. With the decrease of droplet diameter, undercooling increases and the microstructures of primary copper dendrite refines. Undercooling up to 207 K (0.17 T _L) is obtained in experiment. Theoretic analysis indicated that because of the broad temperature range of solidification, the rapid growth of primary copper dendrite is controlled by the solutal diffusion. Judging from the calculation of T₀ curve in the phase diagram, it is shown that the critical undercooling of segregationless solidification is δT ₀ = 474 K. At the maximum undercooling of 207 K, the growth velocity of primary copper phase exceeds to 37 mm/s, and the distinct solute trapping occurs.     

二维非稳态晶体生长控制方程的解析解

应用分离变量法及Fourier级数复数形式对一类二维非稳态晶体生长的模型进行了分析,在周期性条件下得到问题的解析解     

一、二类边界条件下扩散方程的一个稳态近似结果

将动力学处理非稳态问题的浓度随时间不变的稳态假设发展为浓度变化率随时间不变的稳态假设,对有限长度区间内扩散方程进行稳态近似法处理,获得一、二类边界条件下扩散方程的一个稳态近似解.并将其与精确数值解对比.研究结果表明:稳态近似法获得的结果和精确解随时间变化是同步的,利用近似解可以准确地预测达到最终稳态的时间;近似解与接近最终稳态的情形吻合程度好,与远离最终稳态的情形吻合程度较差;稳态近似法获得的结果基本上满足总体质量守恒.     

二、三类边界条件下扩散方程的稳态近似分析

描述反应器内团块、粉粒或液滴内的传质都离不开扩散方程。获得工程上可利用的扩散方程的近似解,既是实践需要,也是理论发展方向之一。在给出对有限长度区间内扩散方程进行稳态近似法处理过程的同时,将动力学中常用的浓度随时间不变的稳态假设发展为浓度变化率随时间不变的稳态假设,继而获得了一具体扩散问题的近似分析解。稳态近似法获得的结果和精确解随时间变化是同步的;近似解与接近最终稳态的情形吻合程度好,与远离最终稳态的情形吻合程度稍差些;稳态近似法获得的结果基本上满足总体质量守恒。     

关联色噪声对具有免疫监视下肿瘤细胞生长系统稳定性和瞬态性质的影响

基于具有催化作用的Michaelis-Menten反应模型,得到一种更全面的具有免疫监视下肿瘤细胞生长系统的一维朗之万方程.考虑肿瘤细胞增殖过程中生长环境等因素的变化而导致生长率和死亡率的波动,通过线性化近似和最快下降等方法计算系统的稳态概率分布函数和平均首次通过时间,并以此作为观察肿瘤细胞生长过程中的稳定性和瞬态性质的窗口,分析噪声对肿瘤细胞生长过程的影响.结果表明：1)当改变噪声强度D和Q时,肿瘤细胞数概率分布函数Pst(x)的结构会发生改变,系统产生多极值和单极值之间的结构转换,导致系统产生类相变;2)平均首次通过时间T＋(xu→x＋)是乘性噪声强度D的单调增函数,T－(xu→x－)却是D的单调减函数;3)T＋(xu→x＋)随加性噪声强度Q变化的图像出现一个类似“共振峰”的极大值,而T－(xu→x－)是关于Q的减函数;4)T＋(xu→x＋)随噪声间关联时间τ变化时,表现出单调递减和“共振峰”两种状态的转换,而T－(xu→x－)的图像随τ的变化呈现出单峰值样态;5)T＋(xu→x＋)随噪声间关联强度λ的变化出现类似于“共振峰”的极大值,T－(xu→x－)是λ的单调减函数.上述结果有助于人们掌握肿瘤细胞的生长动力学特性,不仅能够为临床上肿瘤细胞生长研究提供一定理论基础,而且还能为临床医学上肿瘤检测和治疗提供理论指导,对控制和治疗肿瘤疾病有一定的指导意义.     

晶体各向异性温度因子的求解及其演化

详细分析了晶体各向异笥温度因子的求解过程和它的几种数学表达形式，从它的执糁数的演化，讨论了它和三轴放置椭球的数学关系。     

真空管热水器的非称态效率方法与参数

导出了真空管太阳能热水器的非稳态效率方程，讨论了真空集热管的物性参数，热水器的结构，反射板对非稳定效率方程的影响，给出了有效透过吸收积计算表达式，根据所讨论的结果模拟了在不同环境温度下散热系数随工质平均温度与环境温度差的变化，最终模拟限一种虹吸式真空管太阳能热水器的非稳态效率方程，与实验得出的非稳态效率议程基本吻合。