检索结果-南通市图书馆

作者：彭林康辽宁大学

学位级别：硕士

分子反应动力学是在分子水平上对物理的基元反应和化学速率过程进行研究的一门基础科学。它不仅涉及到分子的内部运动,又涉及分子间的碰撞。这两种关系共同构成了所有宏观速率现象所基于的“微观”基础,理解一个系统在分子层面上的动力... 详细信息

分子反应动力学是在分子水平上对物理的基元反应和化学速率过程进行研究的一门基础科学。它不仅涉及到分子的内部运动,又涉及分子间的碰撞。这两种关系共同构成了所有宏观速率现象所基于的“微观”基础,理解一个系统在分子层面上的动力学行为是解释整个系统的“宏观”动力学的关键。本文应用含时量子波包方法分别对N+H和Al+H两个反应体系的动力学行为进行了详细的研究。首先,我们基于李永庆等人构造的NH(1A′)第一激发态全局势能面,使用量子含时波包方法,计算了在总角动量J=0,8,16,24,30和45时的反应概率。然后,研究了科里奥利耦合对反应N(D)+H(XΣ)的影响。由于反应过程中深势阱的存在,所以科里奥利耦合和离心近似两种计算方法得到的反应概率都具有共振结构。另外,由于在科里奥利耦合计算中耦合了不同的K态,因此科里奥利耦合的振动幅度相比离心近似要弱。并将通过科里奥利耦合计算与离心近似计算得到的积分散射截面进行比较,发现前者对反应有很大的促进作用,因此科里奥利耦合在计算中是不可忽略的因素。最后,我们在整个碰撞能量范围内分别对不同转动量子数j=0,1,2,3,4的积分散射截面进行了比较,发现N转动激发促进反应进行。其次,使用含时波包法在王海南等人构造的Al H(XA)基态势能面上,我们先计算了总角动量J=0,10,20,30,40,50,60和70下的反应概率,随后,研究了科里奥利耦合对反应Al(P)+H(XΣ)的影响。由于反应路径上存在着一个很深的势阱,用科里奥利耦合和离心近似计算的反应概率都具有共振。此外,因为计算过程中耦合了不同的K态,使得科里奥利耦合的振动特性弱于离心近似。科里奥利耦合和离心近似计算的积分散射截面进行比较,发现科里奥利耦合在本次计算中是不可忽略的。最后,我们在比较了不同振动量子数j=0,1,2,3,4,5,6和不同转动量子数v=0,1,2,3,4,5在整个碰撞能量范围内的积分散射截面,发现H转动激发和振动激发都会促进反应的进行。但是相比转动激发而言,振动激发更能促进反应的进行,因为该势能面上的势垒在出口谷,是一个晚期势垒,对于晚期势垒来说,振动能能够更加的促进反应的进行。

关键词：量子含时波包法反应概率积分散射截面振动激发效应转动激发效应

Routh约化对约束力学系统数值积分的影响研究

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Routh约化对约束力学系统数值积分的影响研究

作者：邢燕辽宁大学

学位级别：硕士

对称约化理论在研究约束系统的保结构算法及约束系统几何动力学中发挥着其重要的作用,并且它为研究约束系统几何数值积分的几何不变性质提供了新的途径。然而,就目前的研究工作来看,对称约化理论在约束力学系统几何数值积分的研究中,还... 详细信息

对称约化理论在研究约束系统的保结构算法及约束系统几何动力学中发挥着其重要的作用,并且它为研究约束系统几何数值积分的几何不变性质提供了新的途径。然而,就目前的研究工作来看,对称约化理论在约束力学系统几何数值积分的研究中,还没有发挥其应有的作用。在这种背景下,本文研究Routh约化对约束力学系统几何数值积分的影响。首先介绍了Routh约化理论与对称约化理论的联系。其次介绍了完整约束系统、非完整系统的对称约化理论和几何数值积分方法。并详细论述了完整约束系统和一阶线性非完整系统的Routh约化方法。最后引入了Kepler问题和一阶线性Chaplygin非完整约束系统,并用Routh约化方法分别对其进行约化,然后用几何数值积分方法对约化前系统和约化后系统进行数值实验。通过数值实验分析,约化后系统的数值结果与约化前的数值结果相比并没有本质的区别。由此得出Routh约化对约束力学系统的几何数值积分的结果没有本质的影响。但是,对约化后的系统进行几何数值积分能够极大的提高工作效率。对原系统进行约化不仅大幅度的降低了我们编写程序时的难度,而且有效的减少了计算机的计算时间。因此,对于约束力学系统,尤其是复杂的约束力学系统,我们应该先对其进行对称约化,然后再对约化后的系统进行数值计算来研究原力学系统的重要性质。在文章的最后,我对全文做了总结,并对未来的一些研究工作做了一些展望。

关键词：对称约化理论 Routh约化方法几何数值积分约束力学系统

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幂律哈密顿方程的理论及应用研究

幂律哈密顿方程的理论及应用研究

作者：李媛媛辽宁大学

学位级别：硕士

在自然界中存在着许多比较复杂的非线性动力学问题,并且对于描述非线性动力学系统、耗散动力学系统,哈密顿系统的幂函数形式对比于此系统的传统形式有着显著的优点,并且在解决相对复杂的非线性问题时,应用哈密顿方程的幂函数形式能够使... 详细信息

在自然界中存在着许多比较复杂的非线性动力学问题,并且对于描述非线性动力学系统、耗散动力学系统,哈密顿系统的幂函数形式对比于此系统的传统形式有着显著的优点,并且在解决相对复杂的非线性问题时,应用哈密顿方程的幂函数形式能够使问题得到简化、便于计算。是以,哈密顿方程的幂函数形式具有很重要的研究意义。本文研究一种幂函数形式的哈密顿方程,即幂律哈密顿方程,探究其形式、性质与应用,并且进一步研究了幂律哈密顿动力学系统的对称性与守恒量。1.本文首先定义了幂律哈密顿作用量,然后利用哈密顿原理以及等时变分的方法得到了一般情况下的幂律哈密顿方程,此方程最大的特点就是具有可调参数?,通过调节?的取值能够得到物体不同的运动轨迹。幂律哈密顿方程的方程式比较复杂,然而当其处于某个特定约束情况下,幂律哈密顿方程能够还原为标准形式也可以叫做传统形式或自然形式,并且当其处于不同的约束状态下时,能够得到不同形式的方程。本文进一步得到了当其处于不同的约束条件下时,幂律哈密顿方程具有的一些独特的性质,当其所对应的函数不含时间时此函数并不总是守恒的,若此函数要保持守恒则需满足一定的约束条件,此道理同样适用于广义动量,若其所对应的广义坐标没有出现在此函数中,那么该动量除了在某个特定条件下之外就不可能是守恒的。本文还介绍了幂律哈密顿方程的一部分例题,在这些应用例题中验证了本文所得到的关于此方程所对应函数的性质是正确的。2.本文以幂律哈密顿动力学系统的Noether对称性与守恒量作为理论基础,首先建立此系统的Killing方程,并且运用Killing方程来解决一些运用Noether对称性判据与Noether定理不能解决的问题。其次,在前面研究的基础上给出基于幂律哈密顿函数的动力学系统的Lie对称性,并给出证明,最后通过算例加以验证。本文所得到的幂律哈密顿方程具有非常好的理论性及应用,此方程在处理问题时能够使过程得到简化,并且得到的结果也是简单易懂的,所以此方程具有广泛的应用前景,并且其应用值得更加深入探索,值得扩展延伸。

关键词：幂律哈密顿方程 Noether定理 Killing方程 Lie对称性

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溶剂极性对激发态分子内质子转移的影响

溶剂极性对激发态分子内质子转移的影响

作者：陈云鹏辽宁大学

学位级别：硕士

氢键是一种常见且重要的弱相互作用,在许多物质、分子中都含有氢键。氢键是两个电负性很大的原子X、Y相互接近,在X、Y之间以氢为媒介,生成X-H···Y形式的一种特殊的分子间或者分子内相互作用。激发态分子内质子转移(ESIPT)作为一种重... 详细信息

氢键是一种常见且重要的弱相互作用,在许多物质、分子中都含有氢键。氢键是两个电负性很大的原子X、Y相互接近,在X、Y之间以氢为媒介,生成X-H···Y形式的一种特殊的分子间或者分子内相互作用。激发态分子内质子转移(ESIPT)作为一种重要的反应机理,其反应主要是通过氢键发生的,氢键的相互作用力为反应提供驱动力,氢键的强弱会影响到质子转移的速率。研究发现溶剂极性对氢键和激发态分子内质子转移有重要影响,这对物理、化学和生物等领域都有重要意义。通过实验观察发现了4'-甲氧基-3-羟基黄酮(4M3HF)和2-(4-(二甲基氨基)苯基)-3-羟基-6,7-二甲氧基-4H-色烯-4-酮(HOF)分子在不同溶剂环境中的光物理现象。但是实验上并没有对这两种分子的反应机理进行更为细致的讨论。在这篇文章中,我们使用DFT和TDDFT方法对4M3HF分子和HOF分子的激发态分子内质子转移过程进行了详细的理论研究。我们优化了基态和激发态的分子结构,计算了红外振动光谱、前线分子轨道、电荷转移、势能曲线和过渡态结构。计算出的吸收和发射光谱值与实验数据相匹配。通过计算得到的氢键长度和角度确认了激发态氢键强度的增强机理。前线分子轨道在不同溶剂中显示出电子密度的重新分布,从而影响了分子的光物理性质。分析了红外振动光谱、RDG等值面和势能曲线,发现分子在激发态的时候,氢键的强度随着溶剂极性的增加而逐渐降低。计算结果证明,溶剂极性对4M3HF分子和HOF分子的ESIPT反应有很大影响。随着溶剂极性的增加,分子内氢键的强度降低,ESIPT更加难以发生。这项工作更详细地研究了ESIPT反应的机理,并为今后对4M3HF分子和HOF分子的研究铺平了道路。

关键词：激发态分子内质子转移(ESIPT) 过渡态势垒氢键

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关于非标准哈密顿方程的理论研究

关于非标准哈密顿方程的理论研究

作者：关放辽宁大学

学位级别：硕士

在物理学、力学和工程实际中,分析力学及其研究方法占有至关重要的地位。对分析力学来说,它最大的好处就是提出了一套以哈密顿原理为基础建立的力学理论体系的研究方法。分析力学方法不仅适用于经典力学问题,同时在电动力学、统计力学... 详细信息

在物理学、力学和工程实际中,分析力学及其研究方法占有至关重要的地位。对分析力学来说,它最大的好处就是提出了一套以哈密顿原理为基础建立的力学理论体系的研究方法。分析力学方法不仅适用于经典力学问题,同时在电动力学、统计力学、量子力学、非线性科学以及一些近代物理理论的发展过程中都起着至关重要的作用。本文基于哈密顿原理,通过引入指数形式的哈密顿作用量,并构造非标准形式的哈密顿泛函,利用等时变分原理得到了一类新型的非标准形式的哈密顿方程。该方程有别于传统形式的哈密顿方程,其哈密顿函数不再是动能和势能的和的形式,其方程也要比传统形式的哈密顿方程复杂,但是在一些特殊条件下,它却能简化为标准形式的哈密顿方程。因此,可以说标准形式的哈密顿方程是非标准哈密顿方程的特例。同时,非标准哈密顿方程也具有完全不同于标准哈密顿方程的性质,如对于非标准哈密顿方程体系,即使其哈密顿函数不显含时间也不一定是守恒量。如果非标准哈密顿函数中不显含某个广义坐标,则其该广义坐标对应的广义动量亦不一定是守恒量,只有在特殊条件下,不显含时间的哈密顿函数或不显含的广义坐标对应的广义动量才是守恒量。非标准哈密顿函数存在于某些物理,力学和工程等复杂的动力学系统中。采用非标准动力学系统研究一些特殊的复杂的非线性动力学系统问题时具有很好的性质,并且结果简单,易于操作。非标准哈密顿系统为我们提供了一类新的动力学系统,它可以应用于非线性动力学系统,耗散动力学系统,经典理论的量子化问题和宇宙学等问题中。本文首先介绍了变分法与非标准动力学系统的发展以及研究现状。其次,简要介绍了经典变分原理,标准形式的拉格朗日方程和哈密顿方程,非标准形式的拉格朗日方程理论及其应用。最后本文详细讨论了非标准哈密顿方程的动力学性质,并举例说明它在非线性力学中的应用。通过实例可以看出,非标准哈密顿方程在解决非线性动力学问题中有着很重要的作用,对于一些较为复杂的动力学问题,引入非标准哈密顿方程和非标准拉格朗日方程有时会使问题变得简单,降低计算强度。所以,非标准哈密顿系统是一类重要的动力学系统,值得深入研究。

关键词：非标准哈密顿方程非标准拉格朗日方程变分原理

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李群上的离散变分方法及其应用研究

李群上的离散变分方法及其应用研究

作者：牛奔辽宁大学

学位级别：硕士

太阳系内小天体,包括小行星,彗星等是未来深空探测的重要目标。开展小行星探测任务有助于研究小天体的物质组成和运动规律,寻找太阳系的起源和演化等基本天文学问题的答案。在地球历史上曾出现过多次小行星撞击地球事件,这些撞击有时会... 详细信息

太阳系内小天体,包括小行星,彗星等是未来深空探测的重要目标。开展小行星探测任务有助于研究小天体的物质组成和运动规律,寻找太阳系的起源和演化等基本天文学问题的答案。在地球历史上曾出现过多次小行星撞击地球事件,这些撞击有时会引起地球气候的变化,甚至对人类的生存与发展构成潜在的重大威胁。因此开展近地小行星的探测、开发与利用和应对小行星撞击风险研究,具有非常迫切的现实需求和深远的战略意义。自从20世纪90年代人类使用小行星探测器第一次发现双小行星以来,相继又有相当数量的近地双小行星被发现。本文面向小行星防御中的轨道动力学问题,针对同步双星系统,采用刚性哑铃体作为简化模型,通过李群建模和离散变分算法,构造了刚性哑铃体系的数值计算方法,研究了该系统的动力学特性。首先,以刚性哑铃体作为同步双星的简化模型进行研究,虽然该系统具有能量守恒特性,但是使用数值方法研究这一系统时,一般迭代算法并不能长时间保持系统能量守恒。因此,我们在建模过程中,采用李群建模方法,使用特殊正交群描述物体姿态,避免参数化表达带来的奇异性问题,使得计算过程始终保持物体姿态固有的李群特性。其次,在数值计算过程中,采用离散变分方法,将作用量离散得到每一个时间区间的离散作用量,然后利用离散Hamilton变分原理得到每一个时间区间上的离散动力学方程,这种方法即为李群变分积分方法。它是将时间离散得到每一时间区间的离散的方程组后求解李群的增量,所以上一步的误差不会进入到下一步的求解中,从而避免出现其它数值方法存在的误差累积问题,具有保能量的特性,并自然保持系统的李群结构。最后,基于几何力学理论,根据离散的Hamilton变分原理与离散的Legendre变换,构造无引力摄动下中心力场中双哑铃体的Hamilton体系的李群变分积分公式,给出无引力摄动下双哑铃体的一般格式的李群变分积分公式和Hamel变分积分公式,并对双哑铃体系进行数值仿真。数值结果表明:采用基于离散变分原理的一般格式的李群变分积分公式和Hamel变分积分公式进行数值计算所得数值结果相较于直接离散Euler-Lagrange方程组所得数值结果更加精确,能够较好的保持系统固有的守恒量。因此,本文的研究成果将为小行星的轨道预测、防御、探测和小行星探测器轨道动力学建模等实际问题的解决提供高效、准确的数值模拟方法。

关键词：李群李代数李群变分积分子双哑铃刚体模型 Hamel变分积分子能量守恒

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氮化碳光催化剂的制备及其性能研究

氮化碳光催化剂的制备及其性能研究

作者：张明怡辽宁大学

学位级别：硕士

随着工业社会的发展,环境污染这一问题逐渐显现。为了将工业排放的大量挥发性有机化合物(VOC)降解,人们运用了多种处理手段。其中,光催化由于其绿色、环保、可持续等优点而广受青睐,开发具有优异性能的光催化剂成为光催化实际应用的重... 详细信息

随着工业社会的发展,环境污染这一问题逐渐显现。为了将工业排放的大量挥发性有机化合物(VOC)降解,人们运用了多种处理手段。其中,光催化由于其绿色、环保、可持续等优点而广受青睐,开发具有优异性能的光催化剂成为光催化实际应用的重中之重。石墨氮化碳(g-CN)拥有稳定的性能和较为良好的可见光响应,且性价比高、容易制备,是最受欢迎的光催化剂之一。但是传统方法制备的g-CN比表面积小,光生载流子容易复合,这些缺点对其光催化活性有很大影响。本文通过用其它材料与之复合、改性剂调整形貌等方法对g-CN进行改性,从而获得大比表面积、高催化活性的g-CN光催化半导体材料,并通过XRD、氮气吸附脱附曲线等表征对所制备样品的性能进行研究。1、大比表面积g-CN/FeO异质结的制备及其光催化降解气体污染的性能研究采用湿化学法制备了具有较大比表面积的g-CN/FeO异质结光催化剂。改变g-CN和FeO的比例以研究可选的光催化性能。通过可见光辐射下异丙醇的降解量评估样品光催化活性,与单组分g-CN相比,g-CN/FeO异质结的光催化活性有所提升,分别是g-CN的5.3倍和FeO的9.3倍。为了探索g-CN/FeO异质结光催化性能增强的原因,研究了g-CN、FeO的能带结构和g-CN/FeO异质结能带结构,发现g-CN/FeO异质结有利于光生电子和空穴的分离和传输。此外,比表面积的大小也影响光催化活性,g-CN/FeO复合材料的比表面积都大于纯g-CN,大的比表面积可以为光催化反应的进行提供更多的活性位点。这种无毒、稳定的g-CN/FeO复合材料具有优异的光催化性能,在空气净化领域有强的应用潜力。2、管状改性g-CN半导体光催化降解有机污染物的研究采用简单的水浴加热法制备了具有特殊形貌的管状g-CN。在前驱体中添加的对苯二甲醛改变了g-CN的原始形貌,使纯g-CN层状卷曲为管状结构,从而增大比表面积,提供更多的活性位点。此外,对苯二甲醛改性后的g-CN能够有效降低电子空穴对的复合率,从而使光催化活性增强。这种易制备、无毒、物理化学性能稳定的光催化材料,为空气净化领域提供一个新思路。

关键词： g-C3N4 Fe2O3 对苯二甲醛光催化 VOC降解