2013年 27卷 第2期
2013, 27(2): 153-161.
doi: 10.11858/gywlxb.2013.02.001
PDF 
引证文献
2013, 27(2): 162-167.
doi: 10.11858/gywlxb.2013.02.002
摘要:
为了研究压致相变的动力学行为，最期待的途径是将高时间分辨率的检测手段与精确的压缩技术相结合。实际上，在大压机上可采用间接的方法，即将回收样品的表征结果与样品所经历的压力、温度和时间进行对比。作为典型例子，根据过去的实验数据，讨论了C-H-O体系中金刚石的成核条件与时间的关系，证明延长保温保压时间有利于高压稳定相的形成。与此相反，一些亚稳相，如大块非晶硫、金属玻璃和非晶高分子材料等，则可通过快速压缩过程获得。实验结果表明：许多物质的相变动力学特征可以在1~103 GPa/s量级的压缩速率中表现出来。在两类实验中，都可以建立包括压力、温度和时间3个维度的动力学相图。
为了研究压致相变的动力学行为，最期待的途径是将高时间分辨率的检测手段与精确的压缩技术相结合。实际上，在大压机上可采用间接的方法，即将回收样品的表征结果与样品所经历的压力、温度和时间进行对比。作为典型例子，根据过去的实验数据，讨论了C-H-O体系中金刚石的成核条件与时间的关系，证明延长保温保压时间有利于高压稳定相的形成。与此相反，一些亚稳相，如大块非晶硫、金属玻璃和非晶高分子材料等，则可通过快速压缩过程获得。实验结果表明：许多物质的相变动力学特征可以在1~103 GPa/s量级的压缩速率中表现出来。在两类实验中，都可以建立包括压力、温度和时间3个维度的动力学相图。
2013, 27(2): 168-187.
doi: 10.11858/gywlxb.2013.02.003
2013, 27(2): 188-198.
doi: 10.11858/gywlxb.2013.02.004
摘要:
高压能够引起凝聚态物质中原子微观结构的重新排列，形成新的电子分布状态，从而产生新材料和新特性。高压下典型分子体系呈现出了丰富的物理现象和物理性质，探索和发现这些高压下典型分子体系中的新结构及其行为，是高压物理研究重要且有意义的课题。通过对单质和小分子化合物两类体系的研究，说明了高压下典型分子单质I2、N2的结构和金属化行为；高压下典型分子化合物中碘仿、溴仿晶体的氢键和卤键的键合行为，以及氨硼烷晶体中存在的双氢键对分子集团转动动力学行为的影响等。高压下典型分子体系不同于常压下所表现出来的解离、重构和金属化等行为，为新结构的产生、新材料的探索以及新物理性质的发现提供了重要源泉。
高压能够引起凝聚态物质中原子微观结构的重新排列，形成新的电子分布状态，从而产生新材料和新特性。高压下典型分子体系呈现出了丰富的物理现象和物理性质，探索和发现这些高压下典型分子体系中的新结构及其行为，是高压物理研究重要且有意义的课题。通过对单质和小分子化合物两类体系的研究，说明了高压下典型分子单质I2、N2的结构和金属化行为；高压下典型分子化合物中碘仿、溴仿晶体的氢键和卤键的键合行为，以及氨硼烷晶体中存在的双氢键对分子集团转动动力学行为的影响等。高压下典型分子体系不同于常压下所表现出来的解离、重构和金属化等行为，为新结构的产生、新材料的探索以及新物理性质的发现提供了重要源泉。
2013, 27(2): 199-204.
doi: 10.11858/gywlxb.2013.02.005
2013, 27(2): 205-210.
doi: 10.11858/gywlxb.2013.02.006
2013, 27(2): 211-215.
doi: 10.11858/gywlxb.2013.02.007
2013, 27(2): 216-222.
doi: 10.11858/gywlxb.2013.02.008
摘要:
基于消息传递接口（Message Passing Interface，MPI）模式，阐述了采用Euler方法的PMMIC-3D并行程序基本原理及并行设计策略，并对工事模型进行了数值模拟，数值模拟结果与实际现象及物理规律相符。工事内炸药爆炸产生的爆炸冲击波既有较高的超压峰值，又有较长的作用时间，遇到墙壁时会发生反射，产生反射高压，并会发生绕射汇聚，在墙后面一定区域内产生局部高压，与空中爆炸产生的爆炸冲击波相比，杀伤破坏作用更大。通过数值模拟能够清晰地看到爆炸冲击波的传播过程及其相互作用，可以确定爆炸冲击波到达各个位置处的时间。通过对比各个位置处的峰值超压，可以确定能有效毁伤一个确定工事的最佳药量。
基于消息传递接口（Message Passing Interface，MPI）模式，阐述了采用Euler方法的PMMIC-3D并行程序基本原理及并行设计策略，并对工事模型进行了数值模拟，数值模拟结果与实际现象及物理规律相符。工事内炸药爆炸产生的爆炸冲击波既有较高的超压峰值，又有较长的作用时间，遇到墙壁时会发生反射，产生反射高压，并会发生绕射汇聚，在墙后面一定区域内产生局部高压，与空中爆炸产生的爆炸冲击波相比，杀伤破坏作用更大。通过数值模拟能够清晰地看到爆炸冲击波的传播过程及其相互作用，可以确定爆炸冲击波到达各个位置处的时间。通过对比各个位置处的峰值超压，可以确定能有效毁伤一个确定工事的最佳药量。
2013, 27(2): 223-229.
doi: 10.11858/gywlxb.2013.02.009
2013, 27(2): 230-238.
doi: 10.11858/gywlxb.2013.02.010
摘要:
多组分反应欧拉方程是气相爆轰的控制方程，其源项存在刚性。应用显式格式求解，由于格式稳定性条件的限制，时间步长远小于CFL（Courant-Friedrichs-Lewy）条件得出的时间步长，给求解带来很大困难。引入一种IMEX（Implicit-Explicit）型附加Runge-Kutta算法，对非刚性对流项进行显式处理，源项用半隐式格式处理，整体具有高精度和L-稳定性，并进行算例考核。在此基础上，利用基元反应模型对气相爆轰问题进行了数值研究。结果表明，该算法能够很好地处理源项引起的刚性问题，准确地捕捉和描述爆轰波的复杂结构和典型特征，同时也能够很好地模拟爆轰波在楔面上的马赫反射问题。
多组分反应欧拉方程是气相爆轰的控制方程，其源项存在刚性。应用显式格式求解，由于格式稳定性条件的限制，时间步长远小于CFL（Courant-Friedrichs-Lewy）条件得出的时间步长，给求解带来很大困难。引入一种IMEX（Implicit-Explicit）型附加Runge-Kutta算法，对非刚性对流项进行显式处理，源项用半隐式格式处理，整体具有高精度和L-稳定性，并进行算例考核。在此基础上，利用基元反应模型对气相爆轰问题进行了数值研究。结果表明，该算法能够很好地处理源项引起的刚性问题，准确地捕捉和描述爆轰波的复杂结构和典型特征，同时也能够很好地模拟爆轰波在楔面上的马赫反射问题。
2013, 27(2): 239-244.
doi: 10.11858/gywlxb.2013.02.011
2013, 27(2): 245-252.
doi: 10.11858/gywlxb.2013.02.012
2013, 27(2): 253-260.
doi: 10.11858/gywlxb.2013.02.013
摘要:
室温条件下，采用拉曼光谱仪和四柱型金刚石压砧（DAC），对两种室温离子液体的压致相变进行了详细的研究。实验表明，对于常压下为固态的1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐（Emim][PF6]，C6H11F6N2P）离子液体，压力增加到约0.86 GPa时，发生固－固相变；对于常压下为液态的1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐（[Bmim][PF6]，C8H15F6N2P）离子液体，压力增加到约0.62 GPa时，发生液－固相变，增加到约1.45 GPa时，发生固－固相变。此外，还对[Bmim][PF6]加压后的卸压过程进行了详细分析，结果表明：离子液体[Bmim][PF6]在0~2 GPa范围内的压致相变是可逆的。
室温条件下，采用拉曼光谱仪和四柱型金刚石压砧（DAC），对两种室温离子液体的压致相变进行了详细的研究。实验表明，对于常压下为固态的1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐（Emim][PF6]，C6H11F6N2P）离子液体，压力增加到约0.86 GPa时，发生固－固相变；对于常压下为液态的1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐（[Bmim][PF6]，C8H15F6N2P）离子液体，压力增加到约0.62 GPa时，发生液－固相变，增加到约1.45 GPa时，发生固－固相变。此外，还对[Bmim][PF6]加压后的卸压过程进行了详细分析，结果表明：离子液体[Bmim][PF6]在0~2 GPa范围内的压致相变是可逆的。
2013, 27(2): 261-267.
doi: 10.11858/gywlxb.2013.02.014
摘要:
采用高精度五阶加权本质无振荡（Weighted Essentially Non-Oscillatory，WENO）格式，结合多物质流体界面追踪方法（Level Set方法），以及RGFM（Real Ghost Fluid Method）界面处理方法，对可压缩多介质动力学问题中高密度比和高压力比的强间断问题进行了高精度数值模拟。对一维气-水相互作用问题进行了数值模拟，验证了该计算方法的准确性和可靠性，并将其推广到二维深水爆炸和近水面爆炸问题中。通过对二维深水爆炸及近水面爆炸问题的数值模拟，可以看出该计算方法能够很好地模拟出水下爆炸时，冲击波的产生、传播、遇到界面后的反射和透射等现象，充分显示出该计算方法在处理高密度比和高压力比的强间断问题的优势。
采用高精度五阶加权本质无振荡（Weighted Essentially Non-Oscillatory，WENO）格式，结合多物质流体界面追踪方法（Level Set方法），以及RGFM（Real Ghost Fluid Method）界面处理方法，对可压缩多介质动力学问题中高密度比和高压力比的强间断问题进行了高精度数值模拟。对一维气-水相互作用问题进行了数值模拟，验证了该计算方法的准确性和可靠性，并将其推广到二维深水爆炸和近水面爆炸问题中。通过对二维深水爆炸及近水面爆炸问题的数值模拟，可以看出该计算方法能够很好地模拟出水下爆炸时，冲击波的产生、传播、遇到界面后的反射和透射等现象，充分显示出该计算方法在处理高密度比和高压力比的强间断问题的优势。
2013, 27(2): 268-276.
doi: 10.11858/gywlxb.2013.02.015
摘要:
600 ℃、20 MN伺服控制高温高压岩体三轴试验机的高温三轴压力室，采用活塞-厚壁圆筒式结构，内、外径分别达到300 mm和1 060 mm，高1 100 mm，岩石试件尺寸达200 mm400 mm，采用低电压高电流内加热方式。为了对高温压力室进行温度标定，在试样内、外布设9个测温点，观测试样在加热和保温过程中各测点的温度变化，研究试样内的温度分布特征及其与试样外控制点温度的关系。实验结果表明，试样中部盐环与外层云母板交界处的温度数据稳定可靠，与试样内部的温度具有良好的线性关系，可作为加热过程的温度控制点。在同一横截面上，试样内部的温度高于试样外盐环与外层云母板交界处的温度，且两者的中部温度均高于两端；试样轴向温度对称于试样中部分布，中间高于两端，温差随加热温度的上升不断增大，最大温度梯度为0.85 ℃/mm；试样径向温度随着离中心点距离的增加近似呈线性增大，表面温度最高，最大温度梯度约0.5 ℃/mm。同时，试样轴心温度、离轴心40和80 mm点的温度，以及试样表面的温度，分别比控制点高21%、27%、28%和29%，而试样上、下端温度只比控制点温度低1.5%。试验机加热方式合理，温度控制精度高，试样温度分布较均匀。
600 ℃、20 MN伺服控制高温高压岩体三轴试验机的高温三轴压力室，采用活塞-厚壁圆筒式结构，内、外径分别达到300 mm和1 060 mm，高1 100 mm，岩石试件尺寸达200 mm400 mm，采用低电压高电流内加热方式。为了对高温压力室进行温度标定，在试样内、外布设9个测温点，观测试样在加热和保温过程中各测点的温度变化，研究试样内的温度分布特征及其与试样外控制点温度的关系。实验结果表明，试样中部盐环与外层云母板交界处的温度数据稳定可靠，与试样内部的温度具有良好的线性关系，可作为加热过程的温度控制点。在同一横截面上，试样内部的温度高于试样外盐环与外层云母板交界处的温度，且两者的中部温度均高于两端；试样轴向温度对称于试样中部分布，中间高于两端，温差随加热温度的上升不断增大，最大温度梯度为0.85 ℃/mm；试样径向温度随着离中心点距离的增加近似呈线性增大，表面温度最高，最大温度梯度约0.5 ℃/mm。同时，试样轴心温度、离轴心40和80 mm点的温度，以及试样表面的温度，分别比控制点高21%、27%、28%和29%，而试样上、下端温度只比控制点温度低1.5%。试验机加热方式合理，温度控制精度高，试样温度分布较均匀。
2013, 27(2): 277-286.
doi: 10.11858/gywlxb.2013.02.016
摘要:
发展了可用于可压缩多介质粘性流体动力学问题的数值模拟方法和代码MVPPM（Multi-Viscous-Fluid Piecewise Parabolic Method）。利用MVPPM方法对多个具有不同初始扰动振幅和波长的二维和三维单模态Richtmyer-Meshkov（RM）不稳定性模型进行了数值计算，并和理论模型的计算结果进行了比较。结果显示，扰动界面的发展与扰动的初始条件密切相关。无论二维还是三维情况，当初始扰动强度较小的时候，数值计算的扰动振幅及增长率和理论模型的计算结果一致。对于具有相同初始扰动的情况，三维数值计算结果在线性段与二维计算结果相同，但是在非线性段比二维结果大，说明非线性和三维效应在RM不稳定性发展过程中起着重要作用。
发展了可用于可压缩多介质粘性流体动力学问题的数值模拟方法和代码MVPPM（Multi-Viscous-Fluid Piecewise Parabolic Method）。利用MVPPM方法对多个具有不同初始扰动振幅和波长的二维和三维单模态Richtmyer-Meshkov（RM）不稳定性模型进行了数值计算，并和理论模型的计算结果进行了比较。结果显示，扰动界面的发展与扰动的初始条件密切相关。无论二维还是三维情况，当初始扰动强度较小的时候，数值计算的扰动振幅及增长率和理论模型的计算结果一致。对于具有相同初始扰动的情况，三维数值计算结果在线性段与二维计算结果相同，但是在非线性段比二维结果大，说明非线性和三维效应在RM不稳定性发展过程中起着重要作用。
2013, 27(2): 287-291.
doi: 10.11858/gywlxb.2013.02.017
摘要:
通过实验对C2H2-O2-Ar 混合气体的临界起爆能量和爆轰临界管径进行测量，基于临界起爆能量计算爆炸长度，分析爆炸长度与爆轰胞格尺寸及临界管径之间的规律，并对各种物质临界起爆能量与诱导区长度的关系进行了研究。结果表明：C2H2-O2混合气体，其爆炸长度与胞格尺寸之间的关系为R0=26，加入50%和70%氩气稀释的混合物，两者的关系分别为R0=37.3和R0=54.8；C2H2-O2-Ar 混合气体爆炸长度与爆轰临界管径之间的关系为R0=2DC；对于70%浓度氩气稀释的C2H2-O2混合气体，其爆轰波具有稳定的一维ZND结构，临界起爆能量正比于诱导区长度的3次方。
通过实验对C2H2-O2-Ar 混合气体的临界起爆能量和爆轰临界管径进行测量，基于临界起爆能量计算爆炸长度，分析爆炸长度与爆轰胞格尺寸及临界管径之间的规律，并对各种物质临界起爆能量与诱导区长度的关系进行了研究。结果表明：C2H2-O2混合气体，其爆炸长度与胞格尺寸之间的关系为R0=26，加入50%和70%氩气稀释的混合物，两者的关系分别为R0=37.3和R0=54.8；C2H2-O2-Ar 混合气体爆炸长度与爆轰临界管径之间的关系为R0=2DC；对于70%浓度氩气稀释的C2H2-O2混合气体，其爆轰波具有稳定的一维ZND结构，临界起爆能量正比于诱导区长度的3次方。
2013, 27(2): 292-298.
doi: 10.11858/gywlxb.2013.02.018
2013, 27(2): 299-304.
doi: 10.11858/gywlxb.2013.02.019
2013, 27(2): 305-312.
doi: 10.11858/gywlxb.2013.02.020
