HVPE反应器内输运现象的数值模拟研究

对用于制备GaN的具有同心圆喷头的HVPE(氢化物气相外延)反应器内的输运现象进行了三维数值模拟研究.在模拟计算中,分别改变总载气进口流量、同心圆喷口进口流量、重力、压强等条件,得到反应器内流场、温场、浓度场的相应变化.根据对模拟结果的分析,得出输运过程的优化条件为:尽量减小总载气进口流量,适当增大同心圆喷口的双进口流量,并降低反应室内的压强.     

电子回旋共振等离子体特性的数值模拟

以电子作为流体，离子作为粒子这一混合模型，研究了电子回旋共振等离子体微波放电的热现象及离子沿偏离轴向磁力线的输运。结果表明气压对ＥＣＲ等离子体影响很大。     

密度减稀等离子体中激光尾场加速电子研究

激光尾场加速电子是当前十分重要的物理前沿研究课题.介绍了激光尾场对电子加速的原理,并给出在等离子体密度绝热减稀条下加速电子的新机制,指出从原理上实现单级GeV量级加速的可行性,最后介绍了实验方面的相关新进展.     

激光等离子体相互作用中产生的磁场与电子热传导

本文应用三维相对论电磁粒子模拟程序,研究超强超短脉冲激光与等离子体薄靶的相互作用中产生的磁场与电子热传导。研究结果表明,被激发的磁场使电子束在非常短的距离内沉积能量,同时对在激光有质动力推开电子时形成的电子热流产生抑制作用。对这些物理过程的细致研究对更好的理解快点火物理中自生磁场的产生,快电子输运等过程有重要意义。     

激光低温等离子体电子量子基态

本文利用量子统计理论中的 Wigner 矩阵方法对激光低温等离子体电子量子基态能量进行了计算,得到了量子基态能量的分析表达式。结果指出:因长程库仑相互作用而导致基态结构变化,同位相振动的电子是形成量子基态的主要原因,并指出激光等离子体中激光场和粒子相干振动对集团性离子反应的重要作用。     

激光大气等离子体电子温度的空间分布特性

利用Nd：YAG激光器产生的1．06μm激光束（脉冲能量为500mJ，脉冲宽度为10ns，重复频率为10Hz）聚焦形成长约为8cm直径为5cm的激光大气等离子体柱，用光谱测量的方法，分别治平行于激光柬方向和垂直于激光束方向探测了该等离子体柱的空间分辨光谱，并由此反演得出电子温度空间分布特性．实验结果表明：激光大气等离子体中各种离子和电子呈橄榄形分布，即沿激光束方向分布不对称，而垂直激光柬方向对称分布，最高电子温度约为3000K．此结果对了解激光大气等离子体中各种处在不同状态的原子、分子和离子的空间分布特性提供了依据，进一步揭示了激光大气等离子体的微观结构．     

超强脉冲激光在密度递增等离子体中自聚焦的PIC模拟

采用Epoch代码模拟研究了强度达到1022 Wcm~(-2)的激光脉冲,在密度递增等离子体中的自聚焦过程。模拟结果表明,在此过程中,脉冲先经历成丝过程,然后光丝快速汇聚,形成聚焦;在聚焦过程中,可产生超陡脉冲激光,脉冲峰值强度与初始脉冲峰值强度相比可提高近20倍,达到1023 Wcm~(-2)量级。     

等离子体阴极鞘层电子输运过程的随机模拟

提出了描述电子运动的动力系统模型,应用模糊数学方法,建立了随机向量过程的随机度函数概念,用Ｍｏｎｔｅ Ｃａｒｌｏ方法对氦直流辉光放电平板阴极中电子输运过程进行了计算机随机模拟和数值分析,对电子运动若干因素及特征作了较细致的刻划,结果与实验相符。     

电子回旋脉塞等离子体的粒子模拟

采用等离子体粒子模拟(PIC)的方法,在理论研究基础上应用电磁模型,鳊写了TE模式的电子回旋脉塞等离子体粒子模拟程序并进行了数值模拟.模拟结果表明由于相对论效应引起角向群聚,从而产生净能量的交换;回旋脉塞主要发生在ω≈ωc的横向区域,注-波互作用的结果使粒子几乎全部将能量耦合给微波.     

电子回旋脉塞等离子体粒子模拟的理论研究

提出了基于波函数分析的有源缓变轴对称圆波导TE模式电子回旋脉塞场的展开方程,采用电磁型等离子体粒子模拟技术和有效电流分配法将电子注看作电流源,研究了归一化的电流密度方程和带电粒子运动方程,并利用单极近似和蛙跳算法在空间和时间上给出了场的变化、带电粒子的动能和位置的更新形式.阐述了理论分析过程,为数值模型奠定了基础.     

Numerical simulation of aeolian sediment transport

A discrete element model (DEM) is developed for aeolian sediment transport in the scope of investigation of the dynamic behavior of grains, in which the motion of individual grain is considered while velocity distribution of wind is given according to bed forms. The above model has been used for simulating the phenomenon of 4000 grains blown by wind, resulting in ripples and saltating paths, which shows good agreements with experimental observations. The result is helpful for revealing the intrinsic mechanism of sand flow.     

热丝助进氢等离子体中电子及活性粒子输运过程的蒙特卡罗模拟

目的 研究热阴极直流放电氢等离子体中电子及活性粒子输运过程.方法 Monte Carlo模拟方法.结果 建立了电子及活性粒子在氢等离子体辉光放电中的输运模型,得到了荷能粒子在放电空间的能量分布,空间分布以及发生各种化学反应的频率分布.结论 模拟结果与有关文献报道的实验结果对比,取得了较好的一致性,可利用于更多有氢等离子体参与的实验研究.     

微波等离子体电子回旋共振放电粒子模拟分析

电子回旋共振放电产生的等离子体在微电子工业中材料加工、空间电推进方面有着广泛的应用。为了研究微波等离子体电子回旋共振的放电特性,使电子回旋共振放电产生的等离子体密度和能量转换效率更高,建立了微波等离子体电子回旋共振放电的1D3V模型,描述了带电粒子在外加静磁场、微波场共同作用下的微观运动。结果表明:微波频率为2.45 GHz时,随着静磁场磁感应强度的增加,平均电子能量先持续增大达到峰值,随后又不断地减小,且在0.087 5 T时电子加速效果最明显,结果符合电子的回旋频率公式,验证了该模型的正确性;共振区域内,发现在0.087 5 T磁感应强度下,微波频率为2.45 GHz下拟合的电子速度分布才与微波电场分布趋势相似,说明微波电场推动了电子运动。这为进一步研究微波等离子体放电的粒子模拟-蒙特卡罗碰撞模拟奠定了基础,也为进一步研究微波等离子体源中粒子产生效率及微波等离子体源的物理性质提供了重要参考。     

粉煤灰泡沫塑料复合保温材料传热过程的数值模拟

应用有限元软件ANSYS研究了粉煤灰泡沫塑料复合保温材料(FP材料)的传热机理.材料导热系数数值模拟结果与实测结果具有很好的一致性,说明采用有限元方法可以实现对材料传热过程的数值模拟.根据分析结果,提出了对保温材料设计和制备时的一些建议.     

陕西关中增雨播云线源输送扩散数值模拟

利用层状云播云线源输送扩散三维时变烟发迹模式，通过对陕西关中飞机增雨作业实例的数值模拟研究，结果表明：模拟的播云线源输送扩散特征与输送扩散的基本理论和一般规律相吻合，并且再现了非垂直（与风向）多条播云线源非均匀非定常的输送扩散特点；浓度等值线的水平分布和垂直分布均不规则，比均匀定带点源更为复杂，整体不满足高斯浓度分布，表明在这种情况下均匀定常模式已不适用。另外，模式能够精确地模拟出播云线间的精细结构。播云线源水平输送距离1h平均为65km，扩散速率1h平均为0．82m/s。     

三峡库区地下水双酚A运移数值模拟

双酚A（BPA）是一种能够对人类及动物产生重大威胁的环境雌激素。以BPA为目标污染物,以三峡库区重庆市茶园新区为例,利用VSAFT2软件建立地下水水质模型并分析库水位变化、地层非均质条件和土壤吸附作用因素对BPA在地下水环境中运移规律的影响。研究中通过假设茶园新区渗透系数分布特点,以变异系数为非均质划分标准,模拟了变异系数分别为0.237、0.529和0.748条件下,BPA在地下水中的运移过程。结果表明：BPA运移速率和运移量随水头边界值的增加而增加,运移能力与地下水水力梯度值呈现正相关;非均质性越强,BPA运移速度越慢;土壤吸附作用在一定程度上会阻滞BPA在地下水的运移过程,对流与弥散均发生延迟;经参数敏感度分析,饱和渗透系数对模拟结果的影响较大。     

Recent development of organic electron transport materials

This article reviews the recent development of organic electron transport materials applied in the fields of organic photoconductors, light-emitting diodes, field-effect transistors and solar cells. Several technologies for charge carrier mobility measurement are summarized and compared, and a series of basic principles for designing high-performance organic electron transport materials are suggested as well.     

保温管道数值模拟及机器学习预测模型

通过模拟保温管道内流体的热传递过程,分析管道外径和保温层的热导率、密度、比热容、厚度对保温性能的影响规律,并使用机器学习对模拟所得数据进行训练,从而得到不同因素对保温性能的影响比重。结果表明,各参数特征中,管道外径占比39%、热导率占比37%、厚度占比13 %,密度及比热容两者共占比11%,故在影响管道保温性能的各因素中,管道外径、热导率、厚度占主要地位。各参数对保温性能的影响规律不同,多因素共同作用下,难以找到一个统一的函数模型来表达各参数对保温性能的影响规律。基于仿真模拟大量数据,利用机器学习建立预测模型,输入对应的参数即可预测相应的结果,该模型准确率达到99%,可以对实际应用进行指导。     

含曲率结构裂纹的超声红外热波检测数值仿真

针对含曲率结构中裂纹缺陷的检测,采用数值仿真方法研究了超声红外热波技术的可行性。建立不同曲率含有裂纹缺陷复合材料构件的有限元模型,在超声波的激励作用下,获得了构件表面温度分布图,实现了对裂纹缺陷的检测,并对比分析了构件的曲率对检测结果的影响。结果表明:超声热波方法可以应用于含曲率结构的裂纹缺陷检测,并且结构的曲率越大,检测结果越好。     

热疲劳过程力学行为的数值模拟

采用运动强化模型和热弹塑性理论对轴对称问题的热疲劳过程进行了有限元数值模拟。计算中，采用增量理论模拟热疲劳的循环加载过程，采用初应力法对每一增量步下进入塑性单元的应力应变进行迭代计算，同时考虑了温度对材料性能、蠕变及应变速率的影响。还对４５号中碳钢圆柱形试件进行了同相和异相热疲劳试验。试验与计算表明：利用本文的数值模拟程序计算得出的滞后环与试验结果相吻合。