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《中国工程物理研究院北京研究生部》 2000年
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氢、氘及其混合物物态方程和辐射不透明度的研究

陈其峰  
【摘要】: 本文对氢、氘及其混合物的物态方程和不透明度进行了研究,但以物态方 程研究为主。内容由两部分组成:(a)用冲击压缩技术并借助瞬态辐射高温计和 磁测速系统,测量了氘气及氢氘等摩尔混合气体的Hugoniot曲线、冲击温度及 辐射不透明度:并用热力学统计理论,分别对冲击压缩下上述气体样品的离解、 电离及物态方程实验结果进行了较为系统的模型计算和理论分析。(b)用液体 变分微扰理论加量子力学修正,对液态H_2、D_2、H_2+D_2混合物及He+H_2混合物 的物态方程及其分子间有效相互作用势作了系统的研究,并与公开发表的实验 结果作了比较。 主要结果归纳如下: (1)用二级轻气炮、磁测速系统和多通道瞬态辐射高温计,测量了氘气(初始温 度296K、初始压力0.6MPa)及氢氘等摩尔混合气体(初始温度285K、初 始压力1.2MPa和0.6MPa两种)的Hugoniot曲线、冲击温度、光谱吸收系 数和铝基板(铝/气体样品界面)的光反射率。实验结果表明:实验Hugoniot 物态方程与Saha模型计算结果基本符合,基板表面的光反射率约为0.34~0.41 之间,它比静态反射率(0.82~0.85)大约降低了一半多。 (2)应用热力学统计理论,建立了氢、氘及其混合气体的离解和电离平衡方程, 用梯度法和FORTRAN77语言编写求解冲击压缩下氢、氘气体部分离解和 少量电离问题的程序(mol-saha.for),并进行了数值计算。给出了粒子数密度 随冲击温度变化曲线,进而计算了冲击压力、冲击波速度和粒子速度。与 SESAME库数据及实验结果进行比较后发现:(a)在冲击压缩下,当冲击温 度低于4000K时,氢(或氘)气体分子主要发生的是离解过程,形成H_2,H(或 D_2,D)二元混合物;随着冲击温度的增高,离解度不断增大,电离度也增 大,逐步形成了H_2,H,H~+,H_2~+,e(或D_2,D,D~+,D_2~+,e)五元混合物; 当冲击温度达到7000K以上,绝大多数H_2(或D_2)气体分子己离解[见高压 物理学报,Vol.14(3),(2000)p168]。氢氘混合气体分子在冲击压缩下发生的 电离和离解过程与上述情况十分类似,即当冲击温度低于4000K,主要发生 离解过程,形成H_2,D_2,H,D四元混合物;随着冲击温度继续增大时, 摘要 一 离解度不断增大,电离度也增大,从而形成H*H,H\H/,e,DvD, D\D二九元混合物;当冲击温度在7000K以上,绝大多数HpDZ气体分 子己离解。小气态氢、氖及其混合物的冲击压缩特性的模型计算结果具有 相同的规律。同位素效应主要反映在速度关系式p=c+KU的C。值上,氢、 且 氖及其混合物的 C。值基本与密度的负二分之一次方(即p‘)成正比,但 1值基本不变。(C氢氖混合气体物态方程的模型计算结果、实验数据及王- 李-陈混合物态方程计算结果基本一致。 *)用液体微扰变分理论并考虑量子力学修正,计算了液H。,液D。的冲击压缩 曲线。与Nellis等人发表的实验数据相比较,本文模型计算的巳和V。值在 高达80*P<处仍有很好的预测精度,但几数据仅能符合到巳q2*Pa区域。 我们认为分子的离解和电离使系统的能量降低,同时也增加了粒子数密度, 系统能量的降低会使压力下降,而粒子数密度的增加也会使压力增加,这两 个相反的过程基本互相抵消,使系统的压力基本保持不变。另一方面,冲击 温度明显高于实验值,是由于本文模型计算中未考虑分子离解和电离的原因 所造成,尽管在低压下分子的离解率很小,但很少的分子离解也会使系统的D 能量降低*个氢分子离解所需吸收4.735eV的能量),也就是温度下降,这 种效应明显随压力的升高而加强。尽管如此,本模型在计算高达~100GPa 区的P山V。值的成功,还是体现了这个模型的使用价值,是有其实用意义 的【见:物理靴,Vol.48,NO.3,*999)PP486-490)卜今后如欲改进 T。计算精 度,必须在模型中加进分子离解甚至电离的影响。 *)考虑到同位素分子的电子结构相同,H/H;,H厂D。和D厂D。之间相互作用都 可以取相同的指数6势(EXP6)形式,用与计算液H。和液D。的相同模型 及势参数,计算了液态H广D2的物态方程。因为缺乏可供比较的实验数据, 无法对本文模型计算结果的合理性进行直接的验证。但从用同一程序对单组_ 分的液氢和液氖物态方程的模型计算值与实验值的比较看,符合程度是相当 好的【见中国科学K辑)VOI.29.NO.11 ( 1999 ) ploll.或 m IN CHN,(Series A),Vol.42,No.11.(1999)"l208],并预狈了液态H。+D。不同 比例混合冲击压缩HOgoniot曲线和冲击温度,此预测对开展这方面的实验 工作有一定理论指导意义。但与实验数据的比较?
【学位授予单位】:中国工程物理研究院北京研究生部
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2000
【分类号】:O414

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【引证文献】
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1 侯永;高温稠密物质结构及状态方程的研究[D];国防科学技术大学;2009年
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1 张明建;氢氦及其混合物稠密气体制备技术与状态方程实验研究[D];西南交通大学;2006年
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【参考文献】
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1 施尚春,陈攀森,黄跃;高速弹丸的磁感应测速方法[J];高压物理学报;1991年03期
2 谭华;金属的冲击波温度测量(Ⅰ)──高温计的标定和界面温度的确定[J];高压物理学报;1994年04期
3 王金贵,施卫丰;100~500GPa4.2Ni2.45Fe0.35CoW合金的冲击压缩性和物态方程[J];高压物理学报;1995年03期
4 王正言,李茂生,陈栋泉,徐锡申;混合物物态方程的体积相加模型和热力学自洽条件[J];高压物理学报;1999年01期
5 蔡灵仓,刘福生,经福谦,陈栋泉;固氢固氦等温压缩线的理论计算[J];物理学报;1999年02期
6 杨传路,朱正和,谭明亮,蒋刚,汪蓉,王明达,郑永铭,唐永建,郑志坚,赵永宽;临界点附近的H_2气体的状态方程[J];原子与分子物理学报;1999年03期
【共引文献】
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1 胡永军;宋新辉;吴航;常松;;春季土壤墒情变化与气象条件相关性分析[J];安徽农业科学;2010年18期
2 王芳;高永刚;姜春艳;;黑龙江省七星河湿地近50年气候变化特征分析[J];安徽农业科学;2010年21期
3 崔光磊;;Au热压的理论计算[J];安徽师范大学学报(自然科学版);2007年01期
4 许标;何林;陈海峰;蒋成安;;下地幔深部压力条件下顽火辉石Perovskite(MgSiO_3)的冲击诱导相变[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2005年04期
5 杨超,张宝平,李灿波,田时雨;侵彻过程中穿甲弹温升机制的研究[J];兵器材料科学与工程;2003年01期
6 杨超,赵宝荣,付克勤,田时雨;钨合金穿甲弹侵彻装甲反向喷溅金属流的性态[J];兵器材料科学与工程;2003年03期
7 杨超,赵宝荣,张宝平,李灿波,付克勤,田时雨;侵彻过程塑性波在钨合金弹体中传播速度的研究[J];兵器材料科学与工程;2003年04期
8 高光发;李永池;王志海;沈玲燕;王道荣;;新型高碱玻璃布材料状态方程的研究[J];兵器材料科学与工程;2012年01期
9 刘淑艳,李福庆,黄虹宾,李俊杰;高速旋转式空气滤清器效率试验数据的回归分析[J];兵工学报(坦克装甲车与发动机分册);2000年02期
10 肖绍清,白春华,王小华,戴碧勇,丁儆;分散药起爆方式控制FAE燃料分散的数值模拟[J];火炸药学报;2001年01期
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1 张志;卫玉章;赵峰;;覆盖层在飞片传递爆轰过程中的影响[A];第八届全国冲击动力学学术讨论会会议论文集[C];2007年
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7 谢久林;张庆明;;Al_2O_3陶瓷高压下Grüneisen物态方程确定[A];第二届全国爆炸力学实验技术交流会论文集[C];2002年
8 华劲松;谷岩;张世文;王鹏来;冯东升;付秋卫;王为;;一种新型合金材料的力学特性研究[A];第三届全国爆炸力学实验技术交流会论文集[C];2004年
9 贾宏志;华劲松;彭其先;谷岩;董玉斌;;低强度冲击载荷下氢化锂中的应力波测量[A];第三届全国爆炸力学实验技术交流会论文集[C];2004年
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7 刘涵;直流电法二维电性锐变边界模型反演研究[D];中国地质大学(北京);2011年
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9 张世隆;内能源转管武器可靠性分析[D];中北大学;2011年
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1 蔡灵仓,陈其峰,经福谦,陈栋泉;高密度氦状态方程的分子动力学模拟研究[J];高压物理学报;1999年04期
2 陈其峰,蔡灵仓,王为,傅秋卫,陈栋泉,经福谦;稠密氘气物态方程研究[J];高压物理学报;2000年03期
3 陈其峰,蔡灵仓,陈栋泉,经福谦;液氘Hugoniot曲线的理论计算[J];高压物理学报;2002年01期
4 朱希睿,孟续军;中低温稠密等离子体电子压强的自洽场计算[J];高压物理学报;2004年04期
5 侯永;张栋文;袁建民;;第一原理对铝的静态结构和相变的计算[J];高压物理学报;2005年04期
6 孟续军,孙永盛;任意温度密度下的原子结构计算[J];计算物理;1990年04期
7 袁建民,赵伊君,张志杰;碱卤离子晶体结合能及弹性常数的物理力学计算[J];力学学报;1989年04期
8 孟续军,宗晓萍,白云,孙永盛,张景琳;混合物质原子结构的自洽场计算[J];物理学报;2000年11期
9 贾洪祥,孟续军;一种含势阱具有混合交换势形式的平均原子模型[J];物理学报;2005年01期
10 朱希睿,孟续军,田明锋,王志刚,姜旻昊;等离子体电子压强的Hartree-Fock-Slater自洽场计算[J];物理学报;2005年09期
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1 向士凯;金属铝、铜、铂和锂高压物理性质的从头计算[D];中国工程物理研究院;2006年
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【二级参考文献】
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2 胡金彪,经福谦;用冲击压缩数据计算物质结合能的一个简便解析方法[J];高压物理学报;1990年03期
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4 文德华;陈伟;刘良钢;;两种计算旋转中子星性质方法的比较(英文)[A];第十二届全国核物理大会论文集(下)[C];2004年
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8 李磊;王照林;;特种非致命武器技术中的若干力学和物理问题研究[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(下)[C];2005年
9 龚自正;张旭东;韩超;何碧;刘红;魏冬青;郭永新;;金属氢研究的新进展[A];2004年全国含能材料发展与应用学术研讨会论文集(下册)[C];2004年
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