Computational diffusion kinetics and its applications in study and design of rare metallic materials

Computational diffusion kinetics(CDK),with a spirit of and being coupled with the computational thermodynamics(CT,or called as the CALPHAD technique),plays increasingly important role in the alloy design/optimization and microstructure control during the processing of advanced metallic materials.This paper is to highlight recent progress of CDK in research with great focus on novel Ti and Zr alloys,which was largely performed in the authors’group.It ends with one representative example of the applications of CDK,coupled with CT,quantitative phase field,and three-dimensional(3D)statistical calculation,in designing the heattreatment schedule for the dual phase(αβ)Ti–6Al–4V alloys.     

高温下2,4,6-三硝基甲苯(TNT)热分解动力学模拟

应用分子动力学模拟方法研究了2,4,6-三硝基甲苯(TNT)在纯高温下的分解机理,研究结果表明TNT初始分解机理主要为C-NO2键的断裂和NO2-ONO重新排列导致O-N键发生断裂,然后发生H原子转移反应形成H2O,HONO和HO分子;通过对TNT热分解反应物和生成物的研究结果表明N2和H2O分子是TNT分解过程中最稳定的生成物,NO2,NO和HONO分子为TNT热分解过程中的中间产物;在高温4500K,CO,H2,CO2和OH分子出现的频率逐渐提高,表明这几种分子在高温下更容易形成.     

时域光学拓扑成像方法的模拟和实验研究

针对现有的以修正的朗伯-比尔定律(modified Lambert-Beer law,MLBL)为理论模型的光学拓扑方法存在量化度不准确的问题,提出了一种基于最小二乘拟合算法的时域光学拓扑成像方法.该方法利用时域扩散方程在半无限空间条件下的解析解和测量曲线实现最佳匹配以计算相邻的源点与探测点之间的待测组织吸收系数变化值.对该时域光学拓扑成像方法进行了一系列的模拟验证,并以基于时间相关单光子计数(time-correlated single photon counting,TCSPC)技术的多通道时间分辨测量系统为平台进行了实验验证.结果表明:所提出的最小二乘拟合算法总体上优于传统的基于经验值光程的MLBL方法.     

破产准则下修正Heston波动的最优再保-投资决策

为了研究修正Heston随机波动率下保险公司最优再保-投资策略问题,在盈余水平服从扩散过程的假设下,运用随机动态规划原理,建立最小化破产概率准则的HJB方程,通过求解方程得到最优再保-投资策略和最小化破产概率的显式解,并分析了随机波动率对最优投资决策,最优比例再保险策略和最小破产概率的影响。     

Microstructure and oxidation resistance of SiC–MoSi2 multi-phase coating for SiC coated C/C composites

In order to improve the anti-oxidation of C/C composites, a SiC–MoSi2multi-phase coating for SiC coated carbon/carbon composites(C/C)was prepared by low pressure chemical vapor deposition(LPCVD) using methyltrichlorosilane(MTS) as precursor, combined with slurry painting from MoSi2 powder. The phase composition and morphology were analyzed by scanning electron microscope(SEM) and X-ray diffraction(XRD) methods, and the deposition mechanism was discussed. The isothermal oxidation and thermal shock resistance were investigated in a furnace containing air environment at 1500 1C. The results show that the as-prepared SiC–MoSi2coating consists of MoSi2 particles as a dispersing phase and CVD–SiC as a continuous phase. The weight loss of the coated samples is 1.51% after oxidation at 1500 1C for 90 h, and 4.79% after 30 thermal cycles between 1500 1C and room temperature. The penetrable cracks and cavities in the coating served as the diffusion channel of oxygen, resulted in the oxidation of C/C composites, and led to the weight loss in oxidation.     

非经典扩散方程时间依赖吸引子的渐近结构

非经典扩散方程主要源自非牛顿流体、固体力学以及热传导理论. 这类方程解的长时间行为及其渐近结构是一个重要的问题. 本文研究了非经典扩散方程时间依赖吸引子 $A_{t}$ 的渐近结构, 并获得了该吸引子的一个正则性结果, 推广和发展了2015年丁涛和刘永峰给出的一个结论.     

被动式太阳能结合相变墙在苏北自然通风环境下的应用研究

通过建立实体的模型房间,选择寒冷的冬季和炎热的夏季两种环境,对被动式太阳能建筑结合相变墙体的综合应用状态进行了模拟研究,获得了太阳能集热墙、相变墙体等结构的表面温度及室内温度参数,利用动态热网络分析法,建立综合考虑建筑内部舒适度的4种运行工况,通过对比分析的方法,验证了由被动式太阳能建筑结合相变墙体的实验房具有冬暖夏凉的功能。在炎热的夏季,相变墙发挥了蓄冷作用,同时太阳能集热墙的被动通风,使得实验房内白天温度较普通房有所下降;在寒冷的冬季,白天太阳能集热墙的吸热与相变材料的蓄热,使得实验房内夜晚温度较普通房有所上升,从而实现实验房冬暖夏凉的功能。     

海洋环境下混凝土方桩使用寿命预测模型

基于Fick第二定律,建立了考虑扩散系数时变性、荷载对扩散系数影响和氯离子结合能力的氯离子扩散方程;通过求解扩散方程得到考虑多因素影响的混凝土方桩使用寿命预测模型;并分析了桩的保护层厚度、裂缝控制宽度、表面氯离子浓度和临界氯离子浓度等因素对桩的使用寿命的影响.分析结果表明:得到的氯离子扩散方程与实测数据吻合较好;对于设计使用寿命为50年的混凝土方桩,保护层厚度应大于45mm,桩身裂缝宽度不宜大于0.1mm.     

基于随机扩散理论的色谱动力学模拟

为了深入理解粒子扩散对色谱过程动力学的影响,利用微尺度受限空间内随机行走的方法对待分离粒子在气相色谱填充柱内的扩散过程进行了动态模拟.重点考察了固定相的填充率和排布方式、柱压和柱长对色谱动力学的影响.结果表明,短柱和大填充率有利于提高柱效,而固定相的排布方式对柱效影响较小.待分离粒子的运动表现出微尺度空间限域的超扩散运动特征,其轴向扩散行为随着柱内压力的增加而愈发明显.本文提出的模拟方法对加速优化分离过程和开发新型色谱分离技术具有参考意义.     

长江口北槽丁坝坝田区潮流及污染物迁移扩散特征

为研究长江口深水航道北槽坝田水流结构,基于非结构网格FVM法,建立了长江口大范围二维潮流水质耦合数学模型,在数学模型验证良好的基础上,对北槽涨落潮水流结构及坝田污染物扩散进行了研究。结果表明,北槽中上段北坝田高潮位明显高于主槽,北槽下段,高潮位与主槽相近;南坝田高潮位大都高于主槽,南北坝田低潮位与主槽相近;坝田污染物落潮时释放扩散速度较快,南侧坝田污染物扩散速度比北坝田快,大潮坝田污染物扩散速度比小潮快,坝田外部污染物扩散速度比坝田内部快;坝田释放污染源后,污染物随涨落潮流在坝田与主槽内运动,短时间内污染物进入航道的量较少。