完全熱耦合條件下對延性材料臨界沖擊拉伸速度的研究項目摘要

1）建立完全熱耦合條件下臨界沖擊拉伸速度理論分析構架：探討熱軟化與應變硬化相互作用，闡明塑性波速趨零機理，藉以確定臨界沖擊拉伸速度理論上限；研究沖擊拉伸試件應變局部化致軟化與高應變率效應耦合機理，提出高應變率局部化頸縮判據(jù)，用于數(shù)值模擬臨界沖擊拉伸速度實驗下限。2）開拓臨界沖擊拉伸速度與相關斷裂能的實驗技術及其結果：探索一級氣體炮應用于一維應力高速沖擊拉伸試驗，為研究臨界沖擊拉伸速度建立有效且高效實驗技術；從理論與實驗結合上，取得典型延性材料受臨界沖擊拉伸的特性數(shù)據(jù)。3)揭示臨界沖擊拉伸速度依賴高應變率本構模型基本規(guī)律：研究本構模型特性，包括完全熱耦合條件下溫度對應變率效應的直接影響，闡明對臨界沖擊拉伸速度理論上限起決定作用的本構函數(shù)；研究具多種高應變率本構模型的典型延性材料臨界沖擊拉伸速度實驗下限，為臨界沖擊拉伸下，發(fā)展高應變率本構模型及動態(tài)拉伸斷裂模型，提供實驗證據(jù)。成果可用于高技術。 2100433B

流固耦合傳熱緊耦合

Stokos、Hooper、Kazemi-Kamyab等開發(fā)了將流體及固體內所有物理過程進行瞬態(tài)緊耦合算法，能使計算結果與實驗結果高度吻合。但是，該瞬態(tài)緊耦合計算需要消耗大量的計算資源，難以用于解決實際復雜工程問題。

根據(jù)問題的特征，有些研究者近似認為在計算時間內，某些參數(shù)的狀態(tài)是不變的，進而直接將瞬態(tài)問題轉化為穩(wěn)態(tài)問題。對于絕大多說不能通過準穩(wěn)態(tài)處理直接轉化為穩(wěn)態(tài)問題的瞬態(tài)問題，有些研究者主張保留耦合的非穩(wěn)態(tài)特性，提出各部分分別進行瞬態(tài)求解,并通過邊界條件、參數(shù)值及活動網(wǎng)格等方式進行實時信息交互的瞬態(tài)松耦合傳熱問題的求解。如 Bauman 和Kazemi-Kamyab等針對高超聲速流中固體表面帶輻射及燒蝕相變過程的流固耦合強制對流傳熱問題，提出將流體 Navier-Stokes 方程與固體導熱、輻射及燒蝕相變過程分別進行瞬態(tài)求解，并利用流體數(shù)值計算結果對其他求解方程的邊界溫度和熱流加以修正，直至迭代收斂。Lohner 等針對飛機氣彈分析中帶固體形變的流固耦合傳熱問題，將流體 Navier-Stokes 方程及固體導熱和應變方程分別求解，并利用流體數(shù)值計算結果對其他求解方程的邊界溫度和熱流加以修正，同時利用固體應變方程的計算結果修正流體耦合邊界位置和速度邊界條件，直至迭代收斂。

流固耦合傳熱松耦合

有些研究者提出了基于準穩(wěn)態(tài)流場的松耦合算法，即近似認為在整個流固耦合傳熱過程中，流場處于若干個準穩(wěn)態(tài)，每一個準穩(wěn)態(tài)的流場都使用穩(wěn)態(tài) Navier-Stokes 方程求解。如 Kontinos結合二維邊界單元法和高超聲速計算流體力學( CFD) 算法的松耦合算法，分析了高超聲速流與機翼前緣的耦合傳熱問題。Chen 和Zhang等交替進行穩(wěn)態(tài)流場計算與固體燒蝕和瞬態(tài)導熱的松耦合算法計算了帶燒蝕的流固耦合傳熱問題。2100433B

由于超導量子比特大的偶極矩和固態(tài)腔小的腔模體積，電路量子電動力學(QED)系統(tǒng)中的耦合強度可以達到與玻色子頻率可比擬甚至大于的程度。在這一極強耦合參數(shù)范圍，傳統(tǒng)的旋波近似不再適用，系統(tǒng)展現(xiàn)出一種新的物理圖像。本項目研究極強耦合條件下電路QED系統(tǒng)中的量子信息處理，主要包括極強耦合條件下實現(xiàn)兩超導量子比特超快控制相位門和iSWAP門以及超導量子比特糾纏態(tài)的制備和可控耦合。研究了由超導電荷量子比特和磁通量子比特通過大約瑟夫森結耦合的物理模型中的糾纏特性，研究了該方案中電荷比特和磁通比特的最大糾纏態(tài)的制備和保持，給出了方案在實驗上的可行性參數(shù)，結果顯示可制備宏觀愛因斯坦-波多爾斯基-羅森（EPR）態(tài)和實現(xiàn)快速糾纏過程。研究了兩超導電荷量子比特與壓縮相干態(tài)相互作用的糾纏特性。研究結果對于理解和發(fā)展宏觀量子糾纏、量子非定域性等量子力學基本原理具有重要的理論意義。 2100433B