非广延相对论费米系统的统计性质

基于非广延统计物理中的广义量子气体理论,研究极端相对论自由费米气体的非广延热力学性质,运用近似方法简化并给出总能、热容量、化学势的解析式,利用数值模拟得出这些物理量在高温、低温下具体的曲线,并且分析温度、极端相对论效应及非广延参数对系统热力学性质的影响机制.     

非广延统计下二维费米气体的热力学性质

目的在非广延统计物理框架下,探讨了二维费米气体在非广延参数q的影响下的热力学性质,计算出了总粒子数、总能量、自由能、热容量等热力学量。方法采用分解近似的方法。结果和结论在低温区域,q→1时,所有的结果可以回到传统的Fermi—Dirac分布,二维费米子气体的粒子数不受非广延参数q的影响。     

遵从幂律分布的等离子体在强磁场中的输运系数

在非广延统计理论框架下研究了非平衡态下的等离子体的输运系数,假设等离子体中的电子遵从非广延幂律分布,在此理论下得到用非广延参数q修正的输运系数,更便于研究等离子体的输运过程.通过输运方程和在强磁场下等离子体的分布函数,研究了遵从幂律分布等离子体的输运系数.推导出了遵从幂律分布等离子体的输运系数,如Hall效应系数、电导率、Nernst效应系数和热传导系数的表达式.这些输运系数是由参数q来修正的.当非广延参数q→1时,这些输运系数回到麦克斯韦分布下的形式.     

焦耳——汤姆逊系数随温度的变化

根据范德华方程计算了N_2、CO_2两种气体在不同温度和压力下的(PV_m)值。根据计算的结果讨论了焦耳——汤姆逊系数随温度压力变化的情况,其中在低温下所得到的结论修正了物化教科书中的不当之处     

q分布下二维玻色气体的热力学性质

目的 应用非广延统计力学中的广义玻色-爱因斯坦分布函数,计算出了广义二维玻色气体的内能、熵、自由能、热容量等热力学量.方法 采用分解近似的方法.结果 /结论将所得的结果与传统的玻色统计的结果进行比较可见,热力学量具有相似的形式,并且在q→1的极限下,所有结果就回到玻色统计的结果.     

范德华气体的焦耳—汤姆逊系数

从实际气体的维里状态方程出发，导出了实际气体μＪ－Ｔ的一般形式，并推导了低压条件下范德华气体的焦耳－汤姆逊系数。     

CO2气体等焓膨胀的焦耳-汤姆逊效应

运用van der Waals状态方程讨论焦汤系数和转换温度,通过对CO2实际气体等焓膨胀的焦汤系数及转换温度与van der Waals理论值比较发现,CO2实际气体的焦汤系和转换温度与理论值偏差不大,基本能反映实际气体的焦耳-汤姆逊的各种基本关系,可应用于一般热力学的定性分析。     

关于《热学》中讲授焦湯系数的探讨

本文用普通物理热学的知识推导出焦尔-汤姆逊系数的定量分析公式。这种推导方法虽然所用数学知识较繁,但物理图象清晰。该方法推广到任意热力学的系统的某一特定过程,便可以导出该过程中系统状态参量之间所遵循的变化关系.     

基于焦耳汤姆逊效应的CO_2驱油过程热力学分析

考虑了CO_2气体的焦耳汤姆逊效应和CO_2水合物的分解吸热造成的影响,建立了水平集输管道温降数学模型,并结合节点换热公式对单管环状掺水集输管道进行了热力计算,得到了集输管道热水掺入量的计算方法,可为预防集输管道的冻堵提供一定理论依据。     

变系数模型CVaR约束下最优投资组合选择——基于非广延统计理论

考虑到经济变量随时间的变化而变化,设想资产的收益和协方差矩阵为时间的函数是合理的.一些实证结果表明,风险资产的收益分布呈现出厚尾特征.因此,应用Tsallis分布来驱动风险资产收益的变化,可以更好地捕捉厚尾这一特征.基于非广延统计理论,在CVaR约束下,提出了连续时间最优投资组合选择问题.针对模型中的时变系数,采用局部常数拟合的方法.首先,在非广延统计理论下,构造了风险资产的价格过程.然后,利用随机动态规划方法得到了HJB方程.在对数效用函数下,利用拉格朗日乘子法,得到了对数效用函数下具有CVaR约束的最优投资组合策略,并通过实证分析展示了所得结论的拟合效果.     

多相管流流体温度分布计算公式的推导与应用

以两相流动的能量守恒方程为依据,推导出了用于多相管流温降计算的一个通用公式,该公式考虑了焦耳汤姆逊效应导致的温降,液体摩擦生热引起的温升,以及地形起伏、气液相速度变化等因素对流体温度分布的影响,并用两个现场实例验证了四个常用温度计算简化公式在油气混输工艺计算中的有效性。与实测管线终点温度对比验算结果表明,影响混输管线温降的主要因素是传热系数、焦耳汤姆逊效应、液体摩擦生热,而气液相速度变化及地形起伏对温降计算影响较小,可以忽略不计。     

Tsallis熵与非广延统计力学

 介绍了Tsallis熵与热力学的联系、动力学基础以及一些应用,并对非广延统计力学框架中存在的问题及其与Boltzmann-Gibbs统计力学的关系做了说明.     

毛细管法测量液体表面张力系数的新改进

本文着重于用新改进的非广延液体的毛细管公式来对相关实验数据进行处理，不难发现，与传统的表面张力处理方法相比，具有更高的精确性．     

非广延统计力学中的理查逊公式

目的探讨非广延统计力学框架下的理查逊(Richardson)公式。方法采用分解近似的方法。结果与结论发现经典理查逊公式中的e指数分布被q幂函数分布代替,并非广延指标q→1时,非广延统计力学中的理查逊公式就会回到经典的表达式。     

实际气体的玻尔兹曼因子方程

将玻尔兹曼分布律应用于实际气体紧靠容器壁处,厚度为气体分子有效作用距离s的边界区域保守力场中,用边界区域界面自由能作为状态参量之一,推导出实际气体的玻尔兹曼因子方程。进而应用该方程导出了理想气体物态方程、非理想气体物态方程、气体体系边界区域热力学函数和焦耳-汤姆逊效应的新解析。用与著名的范德瓦尓斯方程、维里方程对比分析的方式进一步论证了:玻尔兹曼因子方程不仅形式简单、物理意义明确,而且比范氏方程、维里方程更能如实地描写实际气体在各种压强条件下的自然状态、更具合理性与普遍性。     

基于红外热像图局部熵差的泄漏定位方法

对气体泄漏流动的温度特性进行研究,提出一种基于热像图局部熵差的密闭容器泄漏定位方法.通过带有压缩因子修正的焦耳-汤姆逊系数计算,推导泄漏节流温差,利用热成像方式采集充入冷却压缩空气前后的被测对象温度场,进而根据多帧红外图像的局部熵差确定泄漏位置.实验结果表明,熵差算法有效克服了诊断过程中被测对象的外形和表面缺陷干扰,能够高效、准确地实现泄漏点定位.     

气体钻井井底岩石热应力分析

为研究焦耳-汤姆逊冷却效应产生的低温气体与地层的传热现象,采用热传导和热弹性理论方法求得井底温度,建立井底岩石稳态温度和热应力分布模型,并分析井底岩石稳态和非稳态情况下温度和热应力的分布规律.结果表明:井底附近岩石存在低温区,径向热应力和由负压差产生的“拉应力”叠加之后加强了井底岩石向井眼变形的趋势,促使井底岩石破裂;井底岩石热应力随井底气体温度降低而增大,保持适当的井底温度有利于钻头破碎岩石及机械钻速提高;时间对于井底岩石热应力的影响较大,在研究井底低温问题时不可忽略其影响.     

半导体加热器性能的优化分析

应用非平衡态热力学及有限时间热力学理论导出半导体加热器在导热、热漏及焦耳热等三种主要不可逆因素影响下的供热率和供热系数,并由此讨论了加热器的优化性能,得到一些对半导体加热器的最佳设计和运行均有指导意义的结论。     

弱简并理想气体节流过程的讨论

讨论了弱简并理想气体的节流过程中量子关联效应对焦耳-汤姆孙系数的影响，得出玻色气体的焦-汤系数小于零，费米气体的焦-汤系数大于零的结论。     

超冷量子气体的统计性质

近年来超冷量子气体的研究取得了一系列重大实验突破,其中包括玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)的实现、超冷简并费米气的获得以及分子BEC的成功观测等,同时,BEC及简并费米气体相关理论也成为一个热门的研究课题.结合本研究组近期的部分研究工作简要地阐述超冷量子气体的统计性质,主要内容包括量子气体的尺度效应、外势的约束作用、粒子间相互作用的影响、q-形变量子气体的低温特性和非广延统计等.所得结论对进一步深入认识量子气体的低温特性,揭示各种宏观量子效应的实质具有一定的理论价值.