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清华工物系李和平副教授等受邀发文 提出分析碰撞等离子体中非平衡协同输运机制的“能量树”概念
2018-12-12 16:08:16     毛雪鸥[     ]

最近,李和平副教授和清华工业工程部核燃料团队的合作者应邀在着名物理学期刊《物理报道》(物理报告)上发表了一篇评论文章,提出了对生成和特征调控机制的分析。碰撞等离子体是世界上第一次。碰撞等离子体中质量 - 动量 - 能量非平衡协调传输机制的“能量树”概念。

在过去的几十年里,对不同类型碰撞等离子体的基础研究取得了很大进展。理论研究的突破也极大地促进和促进了先进材料制备和改造,生物医学,农业中的碰撞等离子体,在节能环保,空间推进和战场生化去污等方面的广泛应用。然而,目前的研究工作倾向于集中研究等离子体特性的某个方面,尚未形成完整的碰撞等离子体非平衡协调传输理论体系。本文在深入分析碰撞等离子体的理论和应用的基础上,提出了基于等离子体中能量的“注入 - 再分布 - 损失”来分析碰撞等离子体中的质量 - 动量 - 能量非平衡。协同运输机制的“能源树”概念(图1)。

图1.描述碰撞等离子体中质量 - 动量 - 能量非平衡协调传输机制的“能量树”概念示意图

“能量树”概念的核心思想是:作为颗粒组件和能量载体的碰撞等离子体,能量注入 - 再分配 - 损失始终与系统在从气体分解,等离子体维护到灭绝。动量交换和粒子平衡过程是强耦合的;系统中的能量注入,再分配和损失将受到许多因素的影响,例如等离子体发生器的结构参数和操作参数以及环境参数,形成所谓的“能量树”结构。

“能量树”的概念一方面为分析已有的各类碰撞等离子体中的质量 - 动量 - 能量非平衡协调传输机制提供了有力的工具;更重要的是,使用“能量”树的分析方法可以通过人工调节图1中的关键等离子体结构参数,操作参数和/或环境参数,创建满足未来特定应用需求的新等离子体源我们认为后者对促进非均衡等离子体基础和应用研究的发展具有重要意义。

在这篇综述论文中,作者以“能量树”为核心概念,重点关注能量的注入和损失,以及系统的内部能量传递和再分配,并深入分析各种碰撞等离子体系统(包括热能)等离子和冷)。等离子体和反应等离子体中质量 - 动量 - 能量非平衡协调输运的时空演化特征。在此基础上,通过纳秒脉冲放电等离子体辅助燃烧,风洞非平衡流量放电和放电等离子体二氧化碳转化的具体研究实例,进一步证实了“能量树”的概念用于碰撞等离子系统。分析不平衡协调运输机制的可行性。

评述文件进一步指出,面对碰撞等离子体生成和性能调节的巨大挑战及其广阔的应用前景,建立一个多学科,跨集成的协同创新网络非常迫切,需要来自物理学,化学,生物医学。与材料科学与工程,大数据与机器学习,机械工程,自动控制和工程热物理研究人员深入合作。在未来碰撞等离子体的研究中,有必要建立一个完整的碰撞等离子体理论研究数据库。基于大量的数值模拟和实验研究结果,有必要设计基于大规模分析和机器学习的特定应用导向和优化。质量 - 动量 - 能量协调运输特性的“能量树”;有必要为模型碰撞等离子体系统开发标准化的实验测量系统,并验证上述研究结果;在此基础上,开发实际应用,它具有实用的新等离子体源,并通过反馈等离子体自身特性及其实际应用效果进一步优化等离子体源的性能,并实现三维甚至更高的设计 - 基于上述反馈的维度“能量树”。这将推动需求驱动的碰撞等离子体的科学研究和应用的发展。

《物理报道》(物理报告)成立于1971年,是物理科学领域最具影响力的国际期刊之一。最新的SCI影响因子是20.099。该杂志每期只发表一篇论文,不接受免费提交。它是由期刊编委会对研究方向做出突出贡献的专家学者撰写的,对相关领域的发展具有重要的指导和指导作用。本文的第一作者和通讯记者是澳门赌场网站工程系副教授,信息通信技术研究员李和平博士,昆士兰科技大学(澳大利亚)第二作者,欧洲科学院外国留学生科学。 K. Ostrikov博士是欧洲科学院院系的第三任成员,他是澳门赌场网站工程系的校友,目前是佐治亚理工学院(美国)的助理教授。

该研究由国家自然科学基金,国家重点基础研究发展计划和澳门赌场网站独立研究计划资助。 (来源清华新闻网)

论文链接:

https://authors.elsevier.com/a/1Y5Le1KAVtT~c4

https://www.sciencedirect.com/journal/physics-reports/vol/770/suppl/C