液氦冲击压缩特性的理论计算

孟川民; 焦荣珍; 施尚春; 董石; 孙悦; 杨向东; 经福谦

doi:10.11858/gywlxb.2002.01.012

通知推荐：高压下Fe92.5O2.2S5.3的熔化温度（特约稿件）推荐：透明陶瓷的超高压制备研究进展（特约综述）推荐：氢的高压奇异结构与金属化（特约综述）推荐：第二主族氢化物的高压研究（特约综述）推荐：氢氘物态方程研究进展（特约综述）

高级检索

液氦冲击压缩特性的理论计算

孟川民 , 焦荣珍 , 施尚春 , 董石 , 孙悦 , 杨向东 , 经福谦

引用本文:

Citation:

液氦冲击压缩特性的理论计算

1.
四川大学高温高压物理研究所，四川成都 610065；
2.
中国工程物理研究院流体物理研究所冲击波物理与爆轰物理实验室，四川绵阳 621900

通讯作者: 孟川民;

Theoretical Calculated Shock-Compression Properties for Liquid Helium

1.
Institute of High Temperature and High Pressure Physics, Sichuan University, Chengdu 610065, China;
2.
Laboratory for Shock Wave and Detonation Physics, Institute of Fluid Physics, CAEP, Mianyang 621900, China

Corresponding author: MENG Chuan-Min

摘要: 用量子力学修正的WCA液体变分微扰理论计算了液氦冲击压缩曲线，计算中体系分子间相互作用势选择EXP-6有效两体势模型，两体势参数通过对实验数据的拟和优选。计算结果在一次冲击压力范围内，冲击温度及压力与Nellis等人的实验数据符合很好，二次冲击数据与实验值稍有偏差，但也在其误差范围内，由于二次冲击只有一个实验点，因此实验数据不能提供更多的信息以供比较。计算结果表明与其他分子间相互作用势相比，选择值为12.7的EXP-6势更为准确地反映了液氦分子间的相互作用。
- 冲击压缩 /
- 液氦 /
- WCA状态方程 /
- 有效两体势
Abstract: For liquid helium, the modified WCA liquid perturbation theory was used to calculate Hugoniot curve using EXP-6 reference potential. The theory is generalized to include quantum effects by adding the first term of Wigner-Kirkwood expansion. The theoretical calculated pH and TH are in good agreement with experimental data up to 56 GPa where liquid helium is compressed to densities up to five times greater than the normal and heated to temperature up to 21 000 K. Parameters of EXP-6 potential are chosen as =12.7, r*=0.296 73 nm, /k=10.8 K respectively.
- shock compression /
- liquid helium /
- WCA equation of state /
- effective two-body potential

[1]	Young D A, McMahan A K, Ross M. Equation of State and Melting Curve of Helium to Very High Pressure [J]. Phys Rev, 1981, 24(9): 5119-5127.
[2]	Kortbeek P J, Schouten J A. Equation of States of Fluid Helium to Very High Pressure [J]. J Chem Phys, 1991, 95(6): 4519-4524.
[3]	Younger S M, Harrison A K, Sugiyama G. Many-Electron Effects on Transport Processes in Dens Helium [J]. Phys Rev A, 1989, 40(9): 5256-5272.
[4]	Nellis W J, Holmes N C, Mitchell A C, et al. Shock Compression of Liquid Helium to 56 GPa [J]. Phys Rev Lett, 1984, 53(13): 1248-1251.
[5]	de Kuijper A, Vos W L, Barrat J L, et al. Freezing of Simple System Using Density Function Theory [J]. J Chem Phys, 1990, 93(7): 5187-5193.
[6]	Ree F H. Equilibrium Properties of High-Density Fluids [J]. J Chem Phys, 1976, 64(11): 4601-4606.
[7]	经福谦. 实验物态方程导引 [M]. 北京: 科学出版社, 1986.
[8]	Ross M, Young D A. Helium at High Density [J]. Phys Rev Lett A, 1986, 118(9): 463-466.
[9]	Ree F H. Simple Mixing Rule for Mixture with EXP-6 Interaction [J]. J Chem Phys, 1983, 78(1): 409-415.
[10]	Ree F H, Polian A, Loubeyre P, et al. In Simple Molecular System at Very High Density [M]. New York: Plenum, 1989.
[11]	蔡灵仓. 高温髙密度氦的物态方程及辐射不透明度的研究 [D]. 绵阳: 中国工程物理研究院, 1999.
[12]	Cai Lingcang, Chen Qifeng, Zhang Jingling, et al. Atomic Simulation of Shock Compressed Liquid Helium [J]. Physica B, 1999, 269(3-4): 304.

[1]	杨向东 , 胡栋 , 经福谦 . 炸药爆轰产物液氮、液氦和水状态方程研究. 高压物理学报, 1999, 13(2): 93-102 . doi: 10.11858/gywlxb.1999.02.003
[2]	杨向东 , 武保剑 , 谢文 , 胡栋 , 经福谦 . 液氦的冲击压缩理论计算及其等效两体作用势的考察. 高压物理学报, 1997, 11(3): 175-181 . doi: 10.11858/gywlxb.1997.03.003
[3]	田春玲 , 刘福生 , 蔡灵仓 , 经福谦 . 采用从头计算方法研究液态氦原子间等效对势. 高压物理学报, 2006, 20(1): 15-19 . doi: 10.11858/gywlxb.2006.01.004
[4]	刘福生 , 芶清泉 , 经福谦 . 液态氦冲击压缩性理论计算. 高压物理学报, 1995, 9(2): 112-116 . doi: 10.11858/gywlxb.1995.02.005
[5]	杨向东 , 武保剑 , 胡栋 , 经福谦 . 用指数参考势计算水的冲击压缩Hugoniot曲线和温度. 高压物理学报, 1997, 11(2): 98-102 . doi: 10.11858/gywlxb.1997.02.004
[6]	杨向东 , 谢文 , 武保剑 , 胡栋 , 经福谦 . 液氮的冲击压缩理论计算. 高压物理学报, 1998, 12(1): 1-7 . doi: 10.11858/gywlxb.1998.01.001
[7]	杨金科 , 龚自正 , 邓力维 , 张莉 , 费英伟 . 顽火辉石(Mg0.92,Fe0.08)SiO3的冲击相变和高压状态方程及其地球物理意义. 高压物理学报, 2007, 21(1): 45-54 . doi: 10.11858/gywlxb.2007.01.008
[8]	彭克锋 , 潘昊 , 赵凯 , 郑志军 , 虞吉林 . 铜粉末动态压缩行为的多颗粒有限元分析. 高压物理学报, 2019, 33(4): 044102-1-044102-8. doi: 10.11858/gywlxb.20180665
[9]	滕华 , 杨世源 , 贺红亮 , 唐敬友 , 王军霞 . 利用平面装置冲击合成PZT 95/5粉体的研究. 高压物理学报, 2008, 22(3): 313-317 . doi: 10.11858/gywlxb.2008.03.016
[10]	龚自正 , ANDERSONW W W , 毕延 , 经福谦 , 霍卉 , 谭华 . 水绿矾的状态方程和高压熔化. 高压物理学报, 2000, 14(1): 62-69 . doi: 10.11858/gywlxb.2000.01.011
[11]	林华令 , 于万瑞 . 冲击压缩后热传导的理论研究. 高压物理学报, 1994, 8(1): 49-56 . doi: 10.11858/gywlxb.1994.01.008
[12]	乔良 , 张先锋 , 何勇 , 史安顺 , 张将 ,  . 颗粒金属材料冲击压缩细观数值模拟. 高压物理学报, 2013, 27(6): 863-871. doi: 10.11858/gywlxb.2013.06.011
[13]	郝龙 , 王翔 , 王青松 , 康强 , 黄金 . 冲击压缩下PMMA的响应和光学特性. 高压物理学报, 2017, 31(5): 579-584. doi: 10.11858/gywlxb.2017.05.011
[14]	毕延 , 谭华 , 经福谦 , 赵敏光 . 冲击压缩下金属的电导率测量. 高压物理学报, 2003, 17(1): 1-7 . doi: 10.11858/gywlxb.2003.01.001
[15]	胡金彪 , 谭华 , 唐志平 , 杨嘉陵 . 冲击压缩下NaCl单晶光辐射特性的研究. 高压物理学报, 2001, 15(4): 277-284 . doi: 10.11858/gywlxb.2001.04.007
[16]	施尚春 , 董石 , 黄跃 , 刘福生 , 孙悦 . 液态N2、CO冲击压缩特性研究. 高压物理学报, 1999, 13(4): 295-300 . doi: 10.11858/gywlxb.1999.04.010
[17]	王金贵 , 李欣竹 , 王为 , 傅秋卫 , 王翔 . 三种钨合金的冲击压缩性. 高压物理学报, 1998, 12(4): 258-263 . doi: 10.11858/gywlxb.1998.04.004
[18]	李巧燕 , 施尚春 , 杨金文 , 孙悦 . 钕铁硼的冲击压缩特性. 高压物理学报, 2007, 21(2): 210-214 . doi: 10.11858/gywlxb.2007.02.016
[19]	汤文辉 , 张若棋 , 经福谦 , 胡金彪 . 冲击压缩下金属/窗口界面热弛豫过程的热阻模型研究. 高压物理学报, 1993, 7(4): 247-253 . doi: 10.11858/gywlxb.1993.04.002
[20]	刘高旻 , 杜金梅 , 刘雨生 , 谭华 , 贺红亮 . PZT 95/5铁电陶瓷的冲击压缩Hugoniot特性研究. 高压物理学报, 2008, 22(1): 30-34 . doi: 10.11858/gywlxb.2008.01.007

点击查看大图

计量

文章访问数: 7722
阅读全文浏览量: 509
PDF下载量: 738

液氦冲击压缩特性的理论计算

通讯作者: 孟川民;

1. 四川大学高温高压物理研究所，四川成都 610065；
2. 中国工程物理研究院流体物理研究所冲击波物理与爆轰物理实验室，四川绵阳 621900

收稿日期: 2001-04-06
录用日期: 2001-05-07
网络出版日期: 2002-03-05

关键词:

摘要: 用量子力学修正的WCA液体变分微扰理论计算了液氦冲击压缩曲线，计算中体系分子间相互作用势选择EXP-6有效两体势模型，两体势参数通过对实验数据的拟和优选。计算结果在一次冲击压力范围内，冲击温度及压力与Nellis等人的实验数据符合很好，二次冲击数据与实验值稍有偏差，但也在其误差范围内，由于二次冲击只有一个实验点，因此实验数据不能提供更多的信息以供比较。计算结果表明与其他分子间相互作用势相比，选择值为12.7的EXP-6势更为准确地反映了液氦分子间的相互作用。