稠密氢氦混合气体状态方程研究

摘要

国外关于单质氢、氘、氦(固态和液态)状态方程的实验和理论研究已有不少报道，但是有关气体氢、氘、氦高温高压状态方程研究较少，所发表的数据大都在常温及中等压力范围，有关氢、氘、氦混合物的高温高压状态方程理论研究和实验工作迄今未见报道。国内在氢、氘、氦混合气体状态方程研究方面开展了一些实验和理论工作，但所发表的实验数据压力仅在1GPa以下，因此开展氢、氦及其混合气体状态方程在更高压力和温度条件下的实验和理论研究工作是非常必要的。 本文对稠密氢氦混合气体在高温高压下的状态特性开展了实验和理论方面的研究。为了在更高压力和温度条件下获取新的实验数据，提出通过低温高压技术提高气体样品初始密度的方案，设计了低温高压充气系统实验装置，可以使摩尔比1：1混合的H2+He混合气体初始密度达到约液氢密度的1/2；利用二级轻气炮冲击加载实验技术以及多通道瞬态辐射高温计和磁测速系统测量了氢氦混合气体(初始温度280K，初始压力20MPa，初始摩尔比1：1.2088)在冲击压缩下的Hugoniot曲线和冲击温度，观测到了混合气体样品三次冲击压缩的相关特征，在压力1～28GPa、温度3000～7000K范围内获得了新的实验数据；基于流体变分微扰理论建立氢氦混合物状态方程的理论模型，利用有效指数6(exp-6)势函数对冲击压缩下二元混合物(H2，He)的冲击压缩特性进行了数值计算，并将计算结果与实验测量结果和Sesame数据库的计算结果进行了交叉对比，结果发现：在实验误差范围内，三者有着良好的吻合程度。

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1科学意义和应用背景

1.2研究现状及存在的问题

1.2.1国外研究现状

1.2.2氢、氦及其混合物状态方程国内研究现状

1.2.3存在的问题

1.3本文研究内容及其技术路线

1.3.1本文研究内容和研究方法

1.3.2技术路线

1.4本文特色与创新

2状态方程基础知识

2.1引言

2.2物态方程的概念和基本研究方法

2.2.1物态方程的概念

2.2.2物态方程研究的基本方法

2.3实验物态方程基础

2.3.1冲击波物理基础

2.3.2冲击波高压技术[3，39]

2.3.3冲击绝热线的实验测量

2.3.4样品设计原则的一般描述

3稠密氢氦混合气体状态方程实验研究

3.1引言

3.2实验方法

3.2.1实验原理

3.2.2多通道瞬态辐射高温计工作原理与标定[2，40]

3.2.3低温高压充气系统

3.2.4高压靶室性能

3.2.5混合气体样品的制备

3.3实验数据处理方法

3.3.1混合气体等离子体冲击压缩状态参量确定

3.3.2混合气体等离子体冲击温度的确定：

3.3.3、实验测量误差估计[2]：

3.4实验结果与分析讨论

3.4.1实验信号

3.4.2实验结果

3.4.3结论

4稠密氢氦混合气体状态方程理论研究

4.1引言

4.2计算模型

4.3计算结果与讨论

5全文总结

参考文献

攻读硕士学位期间完成的学术论文

申 明

致 谢