DNA与B-PDEAEA自组装过程的分子动力学模拟

通过分子动力学模拟,研究DNA/B-PDEAEA纳米颗粒的自组装过程。模拟结果表明,在自组装过程中静电相互作用是主要驱动力;在相同氮磷比的条件下,随着DNA碱基对数目的增加,更易于形成稳定的纳米颗粒。在相同碱基对数目的条件下,随着氮磷比的增加,更趋向于形成稳定的纳米颗粒。     

液态金属中气泡上升的超声波测速实验研究与数值模拟

通过实验研究与数值模拟方法,研究氩气泡在静止非透明金属流体GaInSn中的上升运动. 实验研究使用超声多普勒测速仪测量气泡上升速度. 数值模拟使用湍流两方程模型,采用VOF方法进行界面捕捉. 气泡上升速度的实验结果和数值模拟结果符合较好. 大气泡在液态金属中的上升运动为小幅度水平方向振荡上升.     

水平磁场中液态金属射流的三维数值研究

磁场中液态金属射流的流动行为研究对聚变装置强磁场环境下液态金属第一壁的实现极为重要。对处于横向水平磁场中的液态金属竖直射流进行三维的直接数值模拟,主要对小We数情形射流在不同磁场强度下的破碎行为进行研究。模拟发现,在磁流体动力学效应下,液态金属射流的稳定性得到明显的增强,其破碎长度随着磁场强度的增大而增长。同时,液态金属射流在磁场中破碎后形成的液滴随着磁场强度的增大而逐渐减小。磁场强度越大,洛伦兹力使射流界面扰动波的波长变得越长。对于较大We数情形,磁场对射流的界面扰动影响更为明显。射流界面处的膨胀波及正弦波扰动由三维变为明显的二维状态,射流的稳定性也因此明显增强。     

均匀磁场中初始静止的液态金属在电流作用下三维运动的数值研究

液态金属在磁场中运动的研究在理论和应用方面都具有重要的意义.本文建立了在均匀磁场中初始时刻静止的液态金属流体的物理模型, 并向其中通入水平方向的电流.采用数值方法研究当存在沿竖直方向的、沿水平方向且平行于电流方向和沿水平方向且垂直于电流方向的外加磁场三种情况下金属流体的三维运动特性.分析发现, 电磁场的耦合作用会使原本静止的液态金属失稳并开始运动, 还会从自由表面生发出大量的二次液块甚至细小的液滴.磁场的方向和强度、电流的方向和密度均会影响金属流体的运动形态.     

离子诱导水蒸气核化过程的分子动力学模拟

大气中的离子对水蒸气核化过程影响很大.本文采用分子动力学方法模拟水蒸气均相核化和离子诱导核化.利用模拟结果分析不同离子带电量对水蒸气核化过程的影响.结果显示,3种情况模拟过程均经历3个阶段:诱导阶段、稳定核化阶段和聚并阶段.离子存在时,水蒸气成核过程诱导阶段缩短,核化速率增大,临界团簇尺寸减小,核化更容易发生.正二价离子比正一价离子对核化过程的影响更大.最后,利用团簇微观结构解释了模拟结果.     

铁团簇对液态锂黏度影响的分子模拟研究

在磁约束核聚变装置中,液态锂有着广泛用途,例如包层、偏滤器等。由于液态锂具有活跃的物理化学特性,其与结构材料的相容性问题一直是核聚变领域的重要研究方向之一。目前工程上通常采用不锈钢作为液态锂回路的结构材料,锂与铁之间的相容性问题已经得到很多学者的关注。鉴于此,采用分子动力学方法对含有铁团簇的液态锂进行模拟研究,分析铁团簇对液态锂黏度的影响规律和微观机理,考察团簇尺寸、形状和体积浓度的影响。结果表明铁团簇的存在可以显著地改变液态锂的黏度,而且随着团簇尺寸的增加黏度逐渐增大。团簇形状对黏度也有一定的影响,在相同体积的条件下,表面积越大影响越大。此外,发展了纳米流体黏度计算模型,可以很好地拟合分子动力学的模拟结果。     

钻孔石墨烯用于氢气和氮气分离的分子动力学模拟

利用分子动力学模拟方法,发现不同孔径的钻孔石墨烯对氢气和氮气有很好的分离性. 当挖去了10个碳原子,孔径为0.3725 nm时,分离效率可以达到100%. 由结果可以预见,钻孔石墨烯将会在气体分离和纯化方面有应用潜力.     

等离子体与液态金属相互作用的不稳定现象分析

未来聚变堆中,液态金属作为最有前景的面向等离子体部件之一,会同时受到超强磁场和高温等离子体的作用,离开原位置而进入堆芯等离子体中.本文列出3种具有代表性的不稳定现象并进行综合分析:1)由等离子体轰击液态金属引起的溅射现象,2)液态金属在磁场和电场共同作用下直接进入等离子体的飞溅现象和3)已经进入等离子体内部的金属液滴再次落下与液膜发生碰撞的现象.前人已经对溅射和液滴撞击液膜现象进行了深入研究.本文对前人的研究成果进行整合与分析,提出新的实验构想,探究磁场和电场作用下液态金属飞溅现象的形成机理.实验研究发现液态金属自由表面会逐渐长高,直至液态金属发生自由表面飞溅,飞溅的液滴能脱离液态金属"山峰"并落下,伴有二次液滴的形成.     

强磁场和电场作用下的液态金属飞溅抑制的实验研究

液态金属作为聚变堆中的液态第一壁,在强环形磁场与等离子体电流的共同作用下,产生指向等离子体的电磁力,发生不可控的金属液滴飞溅现象,严重威胁聚变堆的安全性和稳定性。使用一种毛细槽道结构,它不仅可以增大液态金属与壁面的接触面积,使黏附力增大;而且它会大大削减润湿阻力和电磁力的作用,达到抑制飞溅的效果。液态金属表面的稳定性,可通过提高表面的润湿性以及表面结构的合理选择来改善。本实验分析毛细槽道结构抑制液态金属飞溅的原理和效果,并研究飞溅过程中表面结构对抑制效果的影响。     

二氧化铀热导率的实验及数值模拟研究评价

二氧化铀是一种稳定的陶瓷燃料,它具有熔点高和物理化学性质稳定的特性,作为核燃料二氧化铀的导热性能将直接影响核燃料芯块内的温度分布和芯块中心的最高温度,分析比较了二氧化铀热导率的实验研究结果和关联式,发现已有实验结果间的差异已经缩小.通过开展非平衡分子动力学模拟分析表明,二氧化铀热导率在中温区模拟较为准确可靠.在低温区时,需对能量输运粒子的动能计算进行量子修正;在高温区,需建立声子能量输运模型、电子气能量输运模型和光子辐射部分的能量输运模型,进一步建立二氧化铀的热导率计算程序.     

固体材料导热系数的分子动力学模拟

采用分子动力学方法对金属和非金属材料薄膜的导热系数进行数值模拟. 非金属材料氩的粒子间相互作用势采用12/6 L-J势能模型,金属材料钨使用MEAM势能模型. 模拟结果表明,非金属材料氩的导热系数与已有实验结果符合较好,但金属材料钨的导热系数结果较实验结果小1~2个数量级. 研究结果表明,引入自由电子导热模型能较准确预测金属材料钨的导热系数变化规律.     

强磁场下液态金属微槽道流动与换热实验研究

聚变堆面向等离子体第一壁需要承受高强度的中子辐照和表面热负荷,普通材料难以满足要求,采用流动的液态金属作为面向等离子体第一壁是一种有效的解决途径.液态金属作为第一壁的关键前提是需要解决其在壁面均匀铺展的问题,以及需要研究在外加磁场条件下液态金属与壁面的换热特性,已有研究表明微槽道表面结构有助于液态金属的铺展.本文以液态...     

热斗篷结构调控传输过程的绕流偏角特性

热斗篷结构具有良好的热防护与热隐身效果,在航空、运输和计算机等领域有着广泛的应用。当前的热斗篷研究,主要是利用变换光学的方法实现热流在被保护体表面的绕流。依据稳态过程导热微分方程具有形式不变性,利用变换光学的方法,推导出二维坐标系下,热隐身系统中任意位置的热流偏角的表达式,并通过FLUENT对二维圆形热斗篷材料层边界处的热流偏角进行验证。结果表明,当材料层厚度增大时,热流绕流的偏角减小;当导热系数比值b>1时,热流偏角随着b的增大而增大;当导热系数比值b<1时,热流偏角随着b的增大而减小。据此,设计控制热流的传递路径,并优化热斗篷的防护性能和热隐身效果。     

基于系统动力学的两厂商投资微分博弈模拟

以系统动力学为工具,通过模拟的方法求解完全信息和不完全信息情况下微分博弈的均衡策略.结果表明,通过系统动力学模拟可将微分博弈转化为博弈的矩阵形式,进而方便地求出局中人均衡策略.