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《中国工程物理研究院》 2005年
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等离子体状态方程的Hartree-Fock-Slater自洽场计算

朱希睿  
【摘要】:本文以解决工程物理中对状态方程参数的大规模需求为目标,对状态方程计算时所涉及到的各种物理问题进行了较为系统、全面的分析和研究。由于本文是立足于平均原子模型的Hatree-Fock-Slater自洽场计算,因而,所要研究的问题就包含了两个部分:一是对原子结构部分的研究和改进;另一部分是对电子压强和能量的计算。其中,对原子结构部分的研究和改进是本文的重点。其内容包括:① 重新引进了自由电子的判据,改进了连续谱有效边界ε_0的取值,使得原来波函数能够延伸到原子边界处的部分束缚电子得以划归准自由电子处理,从而使改进后的束缚电子波函数无法延伸到原子边界处,不再对电子压强产生贡献,消除了传统平均原子中束缚电子波函数在原子边界处几率不为零的不合理现象。② 把准自由电子按能量和分波的大小逐步分开为四部分,逐个考察四部分中各部分的性质和变化规律,发现了低能高分波电子只分布在原子的中间部分这一很重要的性质,由于低能高分波电子的波函数在任意温度、密度下都无法延伸到原子的边界处,也就是说,它在原子边界处出现的几率为零,因而,虽然低能高分波电子占据着准自由电子的份额,但却对电子压强没有任何贡献,可见,原来压强的计算多算了低能高分波电子的贡献,应予以扣除。③ 联合使用分波法和Fermi-Dirac统计方法分别处理准自由电子中的低分波部分和高分波部分,这样,就使得准自由电子的密度分布计算和束缚电子占据数计算之间可以比较好的衔接,从而改善电子离化度的计算。 在计算电子压强时,通过考虑电子共振态以及交换、关联机制,引入共振压强的计算,并充分考虑到,低温时交换压强的重要作用,从而使得低温下电子压强的计算更为合理 详细讨论了周期场下,正能态波函数的边界和归一化问题,通过引进周期场下准自由电子的边界条件把原子边界处不符合物理实际的波函数对压强的影响消除掉,从而更进一步提高了电子压强的计算精度。 作者编写了相应的计算程序,文中有对该程序基本流程和重要片段的分析和说明。通过这些说明很容易弄清程序的结构和它的各个部分实现的功能。
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