汇聚Richtmyer-Meshkov不稳定性实验研究进展

Richtmyer-Meshkov(RM)不稳定性是流体力学的重要研究内容,无论在学术研究还是工程应用领域都有着重要的研究价值.近些年,学者们围绕平面激波诱导的RM不稳定性开展了大量实验、数值和理论研究,发现界面上的初始扰动在激波冲击之后依次经历线性增长、非线性增长和湍流混合3个发展阶段,压力扰动和斜压涡量是导致扰动发展的主要物理机制.然而,关于汇聚激波诱导的界面失稳现象却少有研究,汇聚空间中扰动发展的规律以及汇聚效应对扰动发展的影响尚不清楚.汇聚RM不稳定性研究要求在实验室条件下生成稳定的汇聚激波和形状可控的流体界面,对现有的实验方法提出了极大的挑战.本文简要回顾了近些年在两种不同结构的汇聚激波管设备中开展的汇聚RM不稳定性实验研究,重点讨论了几种典型汇聚效应对扰动发展的影响,并根据目前研究的局限性提出今后实验研究的3个重要方向:高马赫数激波诱导的界面失稳实验、三维界面的演化、扰动激波与无扰动或有扰动界面的相互作用.     

Si和Mo基片上气相生长金刚石薄膜的界面状态研究

在低压气相生长金刚石薄膜中,金刚石薄膜与基片间的界面状态是一个十分重要的问题,它不仅与金刚石在异质基片上的成核、生长机理有密切关系,而且在很大程度上决定着金刚石薄膜与基片的粘附性能.近几年来,人们首先较多地研究了单晶Si基片生长金刚石薄膜中的界面状态,认为在金刚石薄膜与Si基片之间存在着一个界面层或过渡层,其主要成分是β-SiC.但也有人认为不存在界面层,金刚石是在Si表面直接生长的.其它基片上生长金刚石薄膜的界面状态也曾见报道.     

四氯化钛高温动力学性质的研究

一、前言 四氯化钛(TiCl_4)广泛应用于化学工业,特别是TiCl_4高温气相氧化生产钛白的工艺受到重视。TiCl_4的分子结构与反应能力反映出过渡族金属的复杂特性,在无机化学中占有重要地位。近年来激波管中激波化学的研究多集中于有机碳氢化合物与燃烧有关的问题上。随着     

行星际激波能量与电离层暴的相关研究

电离层会受到外部能源的扰动,与扫过地球的行星际激波相伴随的电离层暴便是一个明显的例子。由于从行星际到电离层的一系列耦合过程十分复杂,究竟电离层暴参量与相应激波的参量之间存在何种联系,至今尚缺乏认识.为了探讨这一问题,本文分析了1966～1976这11年间卫星在地球轨道附近探测到的行星际激波的资料和同期满洲里的电离层f_0F_2资料,新的结果表明,伴随行星际激波发生的电离层暴均具有相似的形态,其变化幅度与相应激波前后的动能密度跃变正相关,而激波所携带的行星际磁场的方向对此相关关系起着调制作用。     

耀斑引起的行星际激波传播特征的三维益面

在日地关系的研究中,耀斑引起的行星际激波(以下简称耀斑-激波)在日地空间的传播是人们十分关注的课题之一。多年来由于空间飞船测量局限在黄道面附近,诸如激波的形状、传播的方向特征和减速等基本问题是了解得很不够的。然而这些问题对于研究太阳耀斑活动事件,对地球物理环境的变化却具有头等的重要性。本世纪七十年代中期由于行星际闪烁技术的发展,人们开始尝试利用这种IPS观测来研究黄道面以外空间耀斑-激波的传播特性。Pinter     

恐龙分两个阶段灭绝的学说

距今天约6千5百万年之前,小行星或巨型彗星与地球碰撞,成为恐龙灭绝的原因的学说——世界各地都在中生代和新生代的边界面(CT边界面),发现了铱异常多的地层,这种铱在地球表面本来是不多的,只有在宇宙中才是很多的。据此而提出的这一学说,现在仍受到很多人的支持。但是,关于这种碰撞是怎样使恐龙消灭的这一点,还没有定论,最近,K.L.Hsi等提出的分两个阶段灭绝的学说是富于说服力的一种学说。     

反应型固液界面能的理论表征与计算

反应型固液界面能和固体表面能的表征与计算是材料科学和表面界面科学领域亟待解决的问题. 本文从非平衡力作功出发, 建立了反应润湿体系表面能、界面能之间的数学关系, 所建立的方程是一个具有普遍意义的通式, 发现平衡态的Young方程是反应固液界面能量关系的一个特例. 研究表明, 非平衡状态下的固液界面能总是高于平衡状态的固液界面能, 证明了反应界面向平衡态界面转变是一个必然的自发过程. 通过有限固液界面润湿体系确定了固液界面能的数值范围为0 ≤ γ_sl≤ γ_lg, 给出了计算反应固液界面能和固体表面能的方法, 这一结果对研究材料复合、焊接、粉末冶金烧结、电子器件封装及金属冶金的表面与界面问题具有重要性.     

激波中费密加速的时间演化效应(Ⅱ)

在行星际空间中,不少激波是爆发过程的产物。因此,伴随激波而发生的加速过程,必然会有一个时间演化效应。这个效应的反映之一是被加速粒子的能谱是随着时间变化的。已经有越来越多的观测事例说明这一点。例如,从太阳Ⅳ型射电爆的频谱,周爱华等分析发现耀斑后加速电子的能谱指数是随时间而变化的;在太阳的X射线爆中亦可以看到类似的现象。另一方面,已有不少文章分析表明,激波中的费密加速机制是激波中高能量粒子加速     

泡沫塑料中的激波在固壁上的反射

Keller提出了利用泡沫塑料防护爆炸波对物体的破坏作用的设想。然而实践结果却与预期的相反。例如,穿上泡沫塑料背心的炮手被炮的爆炸波致伤的程度反而更加严重。Monti将泡沫塑料当作均匀的二相介质并按含灰气体理论计算求出从空气中透射进入泡沫塑料中的激波,当其在固壁上反射时,反射激波后的压力峰值,远高于无泡沫塑料防护层时的反射激波后的压力。Gel'fand,Gvozdeva,Patz,Weaver等先后在激波管中进行了实验观察,     

关于伽玛射线暴磁场的若干思考

伽玛暴火球激波模型虽然从整体上形象地说明了爆发后的过程和主要特征，但近年随着观测的深入，似乎也暴露了它在有些方面的考虑可能还不完全，例如它采用同步辐射近似,就相当于承认其磁场基本上是一种均匀场,而均匀场只有单一的一种形态，这无疑就将磁场强弱以外的所有其他重要信息全都抹掉了。尤其在伽玛暴激波中,其密度、压强等物理量都认为是非均匀的，怎么唯独由扰动机制产生的激波磁场又能看成均匀的呢？！ 本文仔细分析了这一问题,认为激波磁场中磁场弯曲引发的辐射可能才是主体部分,火球激波模型在解释某些最新观测结果时遇到困难,可能正是忽略了这部分辐射的缘故。如果用适合于弯曲磁场的同步-曲率辐射公式,就能很好地拟合一系列伽玛暴谱,统一解释过去难以说明的高能拐点和能量过剩现象, 并对辐射区磁场结构、产生机制以及激波加速机制做些初步的推断。     

动态点击

巨型恒星逃逸形成弓形激波一颗大质量恒星正飞速脱离其原有的伴星,冲进浩瀚的宇宙深处。其结果便是和星际尘埃发生剧烈摩擦,产生了这张图像上显示的黄色弓形激波区。这颗恒星编号为蛇夫座ζ,这是一颗巨星,其质量约为太阳的20倍,距离地球460光年,已经有400万岁。在这张照片中,原本应为红外线的光被人为处理成了我们肉眼能看见的可见光色彩,这颗恒星就位于这片弓形激波区中,呈现为一个明亮的蓝色星点。蛇夫座ζ之前与另一颗质量更大的恒星组成双星系统。不过,当那颗恒星以超新星的形式爆炸之后,蛇夫座ζ便被像一颗子弹一     

各种染料在液/液界面上的离子转移过程研究

液/液(L/L)界面上离子转移过程的研究是近年来电化学和电分析化学的一个新的领域。寻找新的L/L界面离子转移体系,是该领域在基础和应用方面研究深入发展的重要课题。染料类试剂是分析上广泛使用的一类重要的有机试剂,这类物质在L/L界面上的离子转移过程还未有报道。研究它们在L/L界面上的离子转移过程对于开拓L/L界面离子转移过程的新的研究领域和了解离子在界面上的转移机制以及发展染料与金属离子的新的电分析方法等方面均具有重要意义。我们首次发现了酸性和碱性两类染料的L/L界面离子转移过程,前文曾报道了溴酚兰和溴甲酚绿的离子转移现象,本文报道用各种电化学方法系     

探测表面的眼睛——离子中和谱仪

表面就是不同物质之间的边界区域,它是当前很受人们注意的一个研究对象.一般说来,固体与真空、气体或液体之间的分界面称为自由表面,而固体与固体之间的分界面则称为界面.表面上的原子虽然仍附在固体上,但它并不是固体格点的简单终端,一般都要偏离理想的格点位置,形成一个比较复杂的两维结构,有人称它为表面相.实际的固体表面包括最外层     

3连通图中圈上的可去边

３连通图Ｇ中的边ｅ称为可去的,若Ｇ－ｅ是一个３连通图的剖分,讨论了３连通图中圈上可去边的分布,得到这些可去边数依赖于图中极大半轮数的下界,这些下界在某种意义上是不能改进的。     

不可分离平面地图节点剖分计数方程

地图,指图在曲面上的2-胞腔嵌入。如果这个曲面是平面或球面,这种地图称为平面地图。如果在一个地图上将一条特定的边规定一个方向,则称为是有根的。这条边称为根边,其始端称为根节点,根边右侧的面称为根面。不失一般性,总可选定无限面为根面。     

激波诱导甲烷点火化学反应区的可视化实验研究

研究激波诱导甲烷/空气混合物点燃的反应区特征, 对于认识其气相爆轰规律有着重要意义. 在激波管平台上, 进行了当量比甲烷/空气混合物的激波点火实验, 并采用化学发光成像和平面激光诱导荧光(PLIF, planar laser induced fluorescence)等方法得到了不同工况下的反应区特征. 结果表明, 由于在弱点燃工况下诱导区的着火延迟期沿激波传播方向的梯度较小, 给非线性化学反应过程提供了更多的时间, 反应特征出现显著的不均匀性; 而随着激波的增强, 这种不均匀性显著减小, 在强点燃工况反应区呈规则的爆轰波结构. 单脉冲PLIF方法测量的OH基相对分布揭示的反应区特征与文中其他方法的测量结果相一致, 并和前人的相关研究结论相符, 为激波管内激波和气相物质相互作用条件下进行高时空分辨率测量提供了新的方法和思路.     

激波与湍流相互作用的实验研究

在超声速湍流混合层风洞中, 以NPLS技术为基础研究了激波与湍流的相互作用, 观察到了斜激波与湍流边界层的相互作用以及湍流混合层中的大涡对斜激波的影响. 所得到的NPLS实验图像不仅再现了复杂的流场结构, 而且不同图像之间还具有时间相关性. 在NPLS图像基础上探讨了激波与湍流相互作用的规律.     

垂直无碰撞激波中质子的混沌运动和加热

观测资料和理论计算都发现太阳风与高马赫数准垂直无碰撞激波作用后有一部分质子被激波反射.这些质子在垂直于磁场的方向上有很大的速度,它们将在回旋运动作用下再次向下游运动.当这些质子第二次与无碰撞激波相互作用后,大部分会越过激波进入下游区域,导致激波下游的质子呈非Maxwell速度分布.它们还引起下游等离子体温度的各项异性(T_┴/T∥》l),进而激发离子回旋波和镜波.这两种不稳定性造成高马赫数准垂直无碰撞激波的耗散,使激波上游的等离子体动能转化为下游等离子体的热能.McKean等还发现在激波区域存在较大温度各项异性处,同时产生离子回旋波和镜波,并向下游传播.     

Ca与共轭聚合物P3HT界面处的电子结构和化学反应

运用自旋涂膜(spin-coating)技术在清洁的Si片衬底上制备出共轭聚合物(regioregular poly(3-hexylthiophene), rr-P3HT)薄膜样品, 利用同步辐射光电子能谱(SRPES)结合常规X射线光电子能谱(XPS), 原位观测金属Ca在rr-P3HT表面沉积过程中的化学反应与界面电子结构. 发现在Ca沉积过程中, Ca不仅引起rr-P3HT能带弯曲, 而且选择性地与rr-P3HT中的S元素发生化学反应, 而与C元素没有明显的化学反应. 同时, 通过对Ca/rr-P3HT界面的价带和二次电子截止边变化的考察, 获得了Ca/rr- P3HT界面清晰的能级排布图像.     

内磁层中行星际激波激发的超低频波对“杀手”电子和能量离子的快速加速

辐射带中的能量电子与离子是首要的空间天气威胁. 理解这些粒子如何在辐射带中被 加速是空间物理学的主要挑战之一. 本文总结了行星际激波在内磁层激发的超低频(ULF)波 对“杀手”电子与能量离子的快速加速的最新进展. 甚低频(VLF)波-粒子相互作用被认为是电 子加速的主要机制之一, 这是因为电子回旋共振容易在VLF 波频率范围内发生. 最近, 运用4 颗Cluster 卫星的观测, 发现在行星际激波作用于地球磁层之后, 辐射带中的能量电子几乎立 即被加速, 并且加速过程持续数小时. 传统的加速机制是基于VLF 波粒相互作用加速电子至 相对论能量, 时间尺度长达数天, 因而无法解释我们的观测. 进一步发现行星际激波或太阳 风压强脉冲, 与更加小的动压变化, 对辐射带动力学起到无法忽视的作用. 行星际激波与地 球磁层相互作用会产生许多重要的空间物理学现象, 包括能量粒子加速. 由行星际激波作用 引起的辐射带能量电子的快速加速的机制包括3 个组成部分: (1) 由与激波相关的磁场剧烈压 缩引起的初始绝热加速; (2) 与不同L 壳层被激发的极向模ULF 波造成漂移-共振加速; (3) 与 ULF 波相关的快速衰减的电场引起的粒子加速. 粒子最终会获得净加速, 因为它们在上半个 周期获得的能量多于在下半个周期损失的能量. 本文得到的结果对理解在地球Van Allen 辐 射带中的能量粒子加速有了新的认识, 同样也可以被应用于行星际激波与其他行星的相互作 用, 例如水星、木星、土星、天王星和海王星, 以及其他有磁场存在的天体.