非平衡相变的临界标度理论及普适性

综述了作者近年来在非平衡相变临界（ Ｎ Ｐ Ｃ） 标度理论及普适性研究的进展。主要包括一般 Ｎ Ｐ Ｃ 系统规格化模型,局域序参量的概率分布,广义势的临界渐近形式,空时有关函数及其临界奇异行为。论证了 Ｎ Ｐ Ｃ 系统的临界可标度性,导出了一组普适的 Ｎ Ｐ Ｃ 标度关系,由之计算出的４ 种 Ｎ Ｐ Ｃ 普适类的临界指数与目前已知的实验及理论结果吻合得非常好。此外,还讨论了非平衡相变临界标度理论的普适性,将平衡相变临界标度理论作为一种特殊极限情况含于同一理论体系中。     

双球近似和速度空间的非平衡相变

本文在双球近似下,用边界层近似解法求解了磁化等离子体中的反应——扩散方程。结果表明,由扩散项的非线性正反馈同样能导致非平衡相变,而且环流器中的磁面可以不是等电位面。     

表面催化反应模型中关联噪声诱导非平衡相变

建立含有关联噪声的双分子-单分子(DM)表面催化反应延迟反馈模型,该模型能同时显示一级和二级非平衡动力学相变,即在一级和二级非平衡动力学相变之间的反应窗口展现.讨论双分子在DM延迟反馈模型中两种吸附机制,即局域和随机吸附模型.研究结果表明:1)外部噪声及两噪声关联性致使反应窗口的宽度收缩;2)内部噪声对非平衡动力学相变行为的影响依赖两噪声关联性,即当两噪声负关联,内部噪声致使反应窗口的宽度变宽;而当两噪声正关联时,内部噪声致使反应窗口的宽度收缩;3)关联噪声致使反应窗口变化对DM模型中一级和二级非平衡动力学相变研究具有重要的科学意义.     

用细胞自动机方法构造非平衡相变模型

阐述了一旦给定细胞自动机方法的法则,将如何构造实际问题的物理学模型的方法。并用此法构造出非平衡相变模型。同时对类平均场近似方法进行了讨论,并将其预言与非平衡相变模型的精确的数值结果进行了比较。 关键词：     

Ising自旋体系的非平衡动态相变

在平均场理论架构下, 以含时金兹堡-朗道和Glauber动力学这两类动态模型为基础，研究 了受外场和温度共同驱动的Ising自旋体系的非平衡动态相变.确定了界定动态无序(动态顺 磁相P)和动态有序(动态铁磁相F)转变的动态相界.并根据动态序参量Q和Binder参数U随系统 温度t(r₀)、驱动外场频率ω和振幅h₀的变化规律，就上述两类模 型的动态相界上是否存在区分连续动态转变和非连续动态转变的三临界点这一引发争议的问 题做出了进一步分析说明. 关键词： Ising自旋体系 非平衡动态相变 含时金兹堡-朗道模型 Glauber 动力学模型     

热解碳化学气相沉积中的多重定态和非平衡相变的研究

讨论在热解碳化学气相沉积过程中出现的多重定态和非平衡相变这一典型的非平衡物理现象的机理和发展趋势.通过理论分析和实验结果的分析发现热解碳化学气相沉积的化学反应是一个典型的非平衡化学反应,其中在沉积过程中出现的生成碳黑的过程是一个典型的非平衡相变.在这一非平衡化学反应中,自由基的反应模型符合Schlogl模型.在这一非平衡化学反应中,有线性区和非线性区,线性区的产物是热解碳,而非线性区是碳黑.在线性区,反应速率方程是唯一的、线性的,而在非线性区,反应速率方程是多重的、非线性的. 关键词： 非平衡化学反应 非平衡相变 化学气相沉积 Schlogl模型 热解碳     

动态外场作用下Ising自旋体系的非平衡动态相变

系统地考察了Ising自旋体系的动力学方程对三种不同性质的驱动外场（正弦波 、方波和锯齿波）的动态响应及其相应的非平衡动态相变特征.在正弦波和方波的驱动场 作用下，体系存在分别对应于低温对称破缺的铁磁有序态和高温对称顺磁无序态的动态非平衡转变，相应的动态转变相界上存在区分连续转变和非连续转变的三临界点；而锯齿波驱动 场情形下体系始终维持对称性破缺的有序态.体系动态转变表现出的上述差异与作用外场的驱动特征有关.确定了表征相应动态相变相界的临界驱动外场振幅h0C和频率 ωc、体系的温度tc, 并给予了分析讨论 关键词： Ising自旋体系 非平衡动态相变 对称性 平均场     

PNJL模型下手征相变的临界指数

在PNJL模型下研究了临界点和旋节线边界上的临界指数。计算表明四个标准的临界指数$\alpha,\,\beta,\,\gamma,\,\delta$在 平均场近似下与朗道-金斯堡理论的预言一致。重子数涨落分布峰态的临界指数$\eta(\approx2)$大于偏态的 临界指数$\zeta(\approx1)$,这表明,如果在重离子碰撞实验中可以达到临界区域,峰态的测量比偏态的测量更加敏感。计算结果还表明,偏态(峰态)在旋节线边界上的临界指数与在临界点的临界指数具有相同的发散强度。根据重子数在不稳定相和亚稳相的剧烈涨落及峰态和偏态在旋节线边界上发散的特点,在将来的实验中用于鉴别一阶相变的信号在一定程度上会被干扰,一些偏离标准一阶相变的信号或许会在观测中发现。     

随机多孔介质逾渗模型渗透率的临界标度性质

研究了一类非零键渗透率满足均匀分布的随机多孔介质逾渗模型-数值计算了该模型系统渗透率在临界点处的标度指数-结果表明该指数并不能看作是普适常数,而与均匀分布的参数有关-这意味着即使非零键渗透率值的概率密度函数满足负一阶矩存在条件,系统渗透率在逾渗临界点处的标度指数仍然依赖于分布函数的具体参数,并不是常数-这一数值结果与Sahimi对此问题的结论不同- 关键词： 逾渗 随机多孔介质 标度指数 渗透率     

两相流中非平衡相变与平衡相变比定压热容差异的研究

本文以空气-水蒸气-水组成的两相流混合物为例,应用两相流及热物理理论,推导了有相变的两相流系统非平衡过程的比定压热容计算式,并对实际的空气-水蒸气-水两相流动的换热过程进行了数值模拟.计算结果揭示了比定压热容的变化明显受到水颗粒相变过程的影响,颗粒的半径越小,比定压热容变化越大.同时,平衡相变过程比定压热容计算的流体温度要高于非平衡相变过程,两者的差异随着颗粒蒸发过程的进行而逐渐增大,且靠近轴线的差异要比靠近壁面处的差异大,颗粒半径越小,两者的差异越小.     

高温超导体霍尔电阻和霍尔角在涡旋玻璃相变附近的普适标度律及统一霍尔电阻方程

发现了一个钉扎效应影响霍尔电阻ρ_xy和霍尔角θ_H的普适标度律. 同时,根据纵向电阻ρ_xx的扩展幂律形式和对霍尔电导σ_xy的微观分析,给出了一个对有一次或多次霍尔反号的高温超导体都适用的霍尔电阻方程. 关键词： 高温超导体 涡旋玻璃相变 普适标度律 霍尔电阻方程     

非平衡系统的势函数理论

势函数是在平衡态统计物理中应用得十分成功的理论，将势函数理论推广到非平衡系统是非平衡态统计物理的一项十分重要的任务。本文综述了非平衡态势函数理论的一个重要方面，即利用对随机过程的研究来建立系统的势函数，本文阐述了非平衡系统势函数的定义和概念；论证势函数在系统演化过程中的单调性质；详细介绍了各种计算非平衡势函数的方法；同时介绍了利用势函数解析地研究在噪声作用下的非线性系统的非定态演化行为。整个研究包     

光学多稳系统的相变及临界点分类

参照朗道相变理的基本精神,确定光学多稳性系统的相变与临床界现象,揭示了相变的多样性,以及多稳系统通向完全单稳状态态的不同路径。多稳性的级次愈高,相变的式样也就愈多。     

液态Co物性的平衡及非平衡分子动力学模拟

本文采用EAM作用势,通过平衡分子动力学(EMD)模拟的方法计算了Co熔体的自扩散系数、剪切粘度等物理性质.同时采用非平衡分子动力学(NEMD)方法计算了Co的剪切粘度.研究表明有关传输性质的计算是可与实验比较的,能够反映出液态Co典型的动力学特性.     

三维动态Ising模型中的非平衡相变:三临界点的存在

用Monte Carlo方法模拟了三维动态Ising模型中的非平衡相变,用统计的观点研究了序参量的大小和分布以描述该相变过程.保持温度和外场频率不变,改变外场大小使之由小到大变化,序参量由非零值变成零值.在低温阶段,序参量呈非连续变化,为典型的非连续相变,在高温阶段,序参量呈连续变化,为典型的连续相变.本文确定了界定非平衡转变的相界,并进一步确定了相界上区分非连续连续相变的三临界点.外场频率ω减小时,三临界点温度T_TCP向高温部分移动,并满足T_TCP=1.33× 关键词： 动态相变 Ising模型 三临界点     

水蒸气超声速非平衡流动中凝结激波的形态特征

引入水蒸气非平衡相变的动力学模型,并在水蒸气真实物性的基础上,建立了水蒸气超声速非平衡流动的守恒型数值计算模型,采用对激波捕捉具有高精度和高分辨率的Roe-FDS格式,数值捕捉了水蒸气超声速流动中的非平衡相变与凝结激波。以非平衡相变中液相质量增长率为基准,将非平衡凝结相变引发的凝结激波划分为凝结激波起始发生区、凝结激波交汇区和凝结激波消退区三个区域,分析了凝结激波的形成机理,得到了凝结激波发生及发展的"X"型分布特征,并归纳了凝结激波的分区物理特性和热力学特性。     

三维X-Y模型的滞后标度和动态相变行为

采用Monte Carlo方法对3DX-Y模型进行数值模拟计算，研究了在非线性外场驱动下3DX-Y模 型的滞后标度和动态相变.得出了滞后标度关系为Area～h^α₀ωβ(1-T/T_c)^γ， 其中α=0.57，β=0.34，γ=0.90.发现其动态相变行为在一定的临界参数条件下，初始短周 期(周期数PN≤10)内的结果具有与Ising模型类似的对称性破缺；但在长周期内(PN≥200)的 结果则明显区别于Ising模型而与Heisenberg模型相近，也即无稳定动态有序铁磁相的存在. 关键词： X-Y模型 滞后标度 动态相变 Monte Carlo方法     

非平衡磁控溅射法类金刚石薄膜的制备及分析

利用非平衡磁控溅射物理气相沉积技术制备了光滑、致密、均匀的类金刚石薄膜.分析沉积工艺参数对所得类金刚石薄膜的电学特性的影响以及溅射粒子的大小、能量、碰撞及沉积过程中的相变机理后认为：溅射粒子越小、与环境气体分子的碰撞次数越多、与衬底相互作用时具有适当动量等，能够有效提高薄膜中sp^３杂化碳原子的含量.利用拉曼光谱 、纳米力学探针、红外光谱、扫描电镜等分析了所得类金刚石膜的结构、力学及光学性能、 表面形貌等特征.结果表明，类金刚石膜中sp^３杂化碳原子的含量较高，显微硬 度大于11GPa，薄膜光学透过率达到89.4％，折射系数为1.952，沉积速率为0.724μm/h，表 面光滑、致密、均匀，不存在明显的晶粒特征. 关键词： 非平衡磁控溅射 类金刚石膜 拉曼光谱 红外光谱     

非平衡与多相复杂系统模拟研究—Lattice Boltzmann 动理学理论与应用

在自然界和工程物理领域存在大量的非平衡、多相等复杂系统和复杂行为。Lattice Boltzmann (LB) 方法起源于复杂系统复杂行为研究的格子气或元胞自动机模型;其中,现代版 的Lattice Boltzmann Kinetic Model (LBKM) 植根于非平衡统计物理学的基本方程—Boltzmann 方 程。本文从物理学视角评述LB 方法,给出单松弛因子和多松弛因子LBKM 构建的统一理论,介 绍其在非平衡与多相复杂系统研究方面的应用。简单列举LB 在多相流、可压流、材料动理学等 方面的进展,重点介绍使用LB 研究流体界面不稳定性、燃烧等问题的工作。本文所重点传递的 信息为：可以通过宏观量研究系统的非平衡行为、可以提供系统偏离热力学平衡引发的宏观效应 是LBKM 建模优越于宏观连续介质建模的地方;除了可以从更基本的层面理解相应物理系统的 特征、机制和规律外,这类研究结果可以为现有程序或软件中宏观模型的改进（例如修正项的构 造）提供物理参考。