基于MLBFS和分形理论的微尺度瑞利-泰勒不稳定性研究

采用MLBFS（Multiphase lattice Boltzmann flux solver）方法对两种不相混溶、不可压缩流体的微尺度下瑞利-泰勒（R-T）不稳定性进行数值模拟。通过分析R-T不稳定性初期线性阶段的漩涡发展来比较不同粘度的影响。当该过程进入非线性阶段,界面会呈现一定的分形特性,在高雷诺数情况下尤其明显。本文结合分形理论,运用盒维数法对界面图像进行处理,得到不同情况下界面分形维数的发展情况。研究表明当雷诺数较小时,界面分形维数呈现近似线性的增长,随着雷诺数增大,界面扰动不断加剧界面分形维数增长呈现明显的非线性状态,当雷诺数足够大时,界面的分形维数增长呈现相似性并且趋于饱和。同时,本文也对比了重力作用恒定时表面张力对R-T不稳定性的影响。当Bo数稍大时,表面张力的变化对界面的发展几乎没有影响,但是当Bo数极小时,表面张力对界面不稳定抑制作用明显,界面分形维数也明显小于Bo稍大的情形。     

瑞利-泰勒不稳定性的实验研究及数值模拟

通过翻转试验对瑞利-泰勒不稳定性（Rayleigh-Taylor Instabilities）引致的湍流混合过程进行实验研究,提出以染料浓度测定法结合数字图像处理技术测量确定混合物前锋的扩散位置和系数,以拉格郎日块体法（LBM）的数值格式和改进的Smagorinsky理论模式对实验过程进行了大涡模拟数值计算,修正了Voropayev用目测法测量的系数,数值模拟的结果与实验测量结果符合较好.     

科氏力下带有内表面张力的黏弹性流体的瑞利—泰勒问题的稳定性

研究科氏力下带有内表面张力的不可压缩黏弹性流体的瑞利—泰勒问题的稳定性.建立稳定性准则,并在该准则下证明了瑞利—泰勒问题的解关于时间的指数稳定性.由于所得到的稳定性准则不依赖于旋转速度大小,故稳定性结果表明在瑞利—泰勒问题中科氏力不会产生失稳效果.     

Unruh效应对量子存储下熵不确定关系的影响

不确定性关系给出了不相容物理量测量结果准确性的约束,为理解量子理论奠定了基础,且在量子密码术和纠缠验证等方面具有应用价值.研究Unruh效应对量子存储下熵不确定关系的影响.研究结果表明:在较低的加速度下熵的不确定度增加,在较高的加速度下熵的不确定度降低;在一个确定的加速度下,熵的不确定度可达最大值.对上述现象,给出了2种不同的物理解释.     

初始量子相干性对玻色-爱因斯坦凝聚系统中量子纠缠的影响

研究拉曼耦合玻色-爱因斯坦凝聚原子系统,在初始态具有量子相干性时纠缠相干态的生成,讨论了初始量子相干性对所生成的纠缠态的影响,指出初始量子相干性只影响所生成的纠缠相干态各组分之间的相位,不影响它们的振幅.     

量子海森堡自旋玻璃的Almeida-Thouless不稳定性

分析了量子海森堡自旋玻璃稳态Replica对称解的稳定性,获得了著名的Almeida-Thouless(AT)和Gabay-Toulouse(GT)相变条件,通过数值计算得到了不同自旋值的AT临界相图,并讨论了与其它理论的关联.     

低磁雷诺数不可压缩磁流体湍流的非线性涡黏性k-ω封闭模型

在低磁雷诺数近似下,通过逐项模化湍动能输运方程的磁流体源项,提出一个适于任意的磁场布置形式的非线性涡黏性的磁流体湍流k-ω模型.在该模型中,使用Kenjeres-Hanjalic模型和Song的非线性涡黏性模型分别模化脉动电场-速度相关量及各向异性的雷诺正应力,并采用Wilcox低雷诺数k-ω模型对层流化进行估计.通过与直接数值模拟结果和实验结果比较,表明本文模型给出的速度型误差小于5%,摩擦阻力系数误差小于10%,能够满足工程需要.     

等离子体加载对色散吸收介质光腔量子性质的影响

研究等离子体加载对色散吸收介质光腔系统量子性质的影响.结果表明,介质加载使系统真空场起伏功率谱的空间分布发生明显变化,等离子体加载光腔的工作状态与所选光场频率密切相关.     

链间耦合对聚乙炔中量子晶格涨落和空间结构稳定性的影响

在Ｓｕ－Ｓｃｈｒｉｅｆｆｅｒ－Ｈｅｅｇｅｒ（ＳＳＨ）哈密顿量的基础上，加上链间电荷转移项，考虑链间耦合对聚乙炔中量子晶格涨落和空间结构稳定性的影响。考虑了链间耦合作用后，不同的链间结构具有不同的能量。对于能量低的结构，链间耦合将导致孤子禁闭，从而抑制量子晶格涨落。对于能量高的结构，链间耦合将导致孤子扩散，从而加大量子晶格涨落。     

尘埃等离子体的Jeans非稳定性

研究了自引力碰撞尘埃等离子体的Jeans非稳定性。结果表明，当Jeans频率大于尘埃等离子体频率时才能产生引力非稳定性；非稳定模的增长速率强烈依赖于碰撞频率，并且尘埃等离子体引力不稳定的临界波长大于Jeans长度。     

Filamentary structure on the Sun from the magnetic Rayleigh-Taylor instability

Magnetic flux emerges from the solar surface as dark filaments connecting small sunspots with opposite polarities. The regions around the dark filaments are often bright in X-rays and are associated with jets. This implies plasma heating and acceleration, which are important for coronal heating. Previous two-dimensional simulations of such regions showed that magnetic reconnection between the coronal magnetic field and the emerging flux produced X-ray jets and flares, but left unresolved the origin of filamentary structure and the intermittent nature of the heating. Here we report three-dimensional simulations of emerging flux showing that the filamentary structure arises spontaneously from the magnetic Rayleigh-Taylor instability, contrary to the previous view that the dark filaments are isolated bundles of magnetic field that rise from the photosphere carrying the dense gas. As a result of the magnetic Rayleigh-Taylor instability, thin current sheets are formed in the emerging flux, and magnetic reconnection occurs between emerging flux and the pre-existing coronal field in a spatially intermittent way. This explains naturally the intermittent nature of coronal heating and the patchy brightenings in solar flares.     

绝热放电现象和粒子碰撞对磁化尘埃等离子体中、低频静电波稳定性的影响

考虑到尘埃绝热放电现象、外磁场、碰撞、离子与尘埃温度之比、电子与离子数密度之比以及斜传播等因素对均匀尘埃等离子体中低频静电波的影响，其中包括高能离子和玻耳兹曼分布电子，运用简正模分析法，得出了低频波的色散关系．研究表明，以上诸因素对低频波有很大影响．研究中包括两种不同的低频波模式．在研究斜传播对低频波的影响时，发现当θ=π／2时，第一种模式是稳定的；而第二种模式存在一个稳定区域，即1.3≤θ≤1.7.     

绝热放电现象和粒子碰撞对磁化尘埃等离子体中低频静电波稳定性的影响

考虑到尘埃绝热放电现象、外磁场、碰撞、离子与尘埃温度之比、电子与离子数密度之比以及斜传播等因素对均匀尘埃等离子体中低频静电波的影响,其中包括高能离子和玻耳兹曼分布电子,运用简正模分析法,得出了低频波的色散关系.研究表明,以上诸因素对低频波有很大影响.研究中包括两种不同的低频波模式.在研究斜传播对低频波的影响时,发现当θ=π/2时,第一种模式是稳定的;而第二种模式存在一个稳定区域,即1.3≤θ≤1.7.     

热尘埃等离子体中尘埃声波的调制不稳定性

通过约化摄动法,得到了描述具有2种离子温度且尘埃微粒电荷可变的热尘埃等离子体中尘埃声波的非线性薛定谔方程,并研究了热尘埃等离子体中低温离子未受扰动的数密度、低温离子温度、高温离子未受扰动的数密度、高温离子温度、尘埃微粒的温度对尘埃声波调制不稳定性的影响.结果表明,具有2种离子温度且尘埃微粒电荷可变的热尘埃等离子体中尘埃声波是调制稳定的,低温离子未受扰动的数密度是影响尘埃声波调制不稳定性的主要因素.具有2种离子温度且尘埃微粒电荷可变的热尘埃等离子体中仅存在暗孤子.     

量子通信中的量子加密网络

对量子密钥分发协议进行了研究，利用点－点量子密钥分发协议的基础上，基于传统密钥托管方案，推广到多点之间（即在网络环境下）的密钥分发协议，提出了多用户、多控制中心网络环境下量子密钥分发过程的实现方法。各中心节点只起到密钥存储、Bell基联合测量、对密钥进行接力传送的作用，密钥是动态产生的，各中心并不知道最终生成的密钥。     

量子点量子阱结构中极化子效应对斯塔克能移的影响(英文)

采用变分法研究了量子点量子阱结构中极化子效应对斯塔克能移的影响.计算中考虑了电子与体纵光学声子和表面光学声子的相互作用.以CdS/HgS量子点量子阱结构为例进行数值计算,发现极化子基态能量随量子点半径的增加而单调增加,随电场强度的增加而单调减少.电子-声子相互作用增强了斯塔克能移.极化子自陷能随量子点半径及电场强度的增加而增加.量子点量子阱结构的尺寸对极化子斯塔克能移有显著影响.     

量子点量子阱中的极化子

首先研究了量子点量子阱中的电子态，对阱外及阱内的两种束缚态都进行了考虑，然后采用微扰方法，对量子点量子阱系统中的极化子效应进行了研究。最后采用CdS/HgS为材料的量子点量子阱 进行了数值计算，结果显示极化子效应对电子能级的修正明显并且不能被忽略。     

量子点量子阱结构中激子的极化效应(英文)

考虑激子与体纵光学声子的相互作用,采用变分法研究了量子点量子阱结构中澈子的极化效应.以CdS/HgS量子点量子阱结构为例进行数值计算,得到了激子的基态能量和束缚能.研究结果表明,声子对澈子束缚能的贡献随着阱宽的增加而增加,极化子效应不能忽略.激子的基态能量和束缚能明显依赖于量子点量子阱结构的核半径和壳层厚度,量子点量子阱结构的尺寸对激子-声子相互作用有重要的影响.