一维硬粒子系统的守恒量扩散和热传导

作     者：欧阳建华 

作者单位：陕西师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：金涛

授予年度：2022年

学科分类：07[理学] 070202[理学-粒子物理与原子核物理] 0702[理学-物理学] 

主      题：非平衡统计物理 守恒量扩散 反常热传导 硬粒子系统 

摘      要：低维材料和微纳系统中的新奇热输运现象逐渐成为当前的研究热点。这些新发现的热输运现象不能被基于三维宏观系统建立的输运理论所解释,故称反常热传导。要理解和应用反常热传导,需完善和发展既有的输运理论。本文主要研究了具有质量交替变化的一维硬粒子系统中内压强对守恒量扩散和热传导的影响。我们用数值模拟的方法,得到了以下研究结果。1.通过调节收缩性碰撞和扩张性碰撞的相对概率,实现了对系统内压强的控制。2.通过直接追踪单个粒子的动量传播,研究了平衡态下动量和能量的扩散。计算发现:零压时,能量和动量都遵循正常扩散规律;非零压时,能量遵循超扩散规律,扩散指数随系统内压绝对值的增加而增大,动量遵循弹道扩散规律,且不受内压变化的影响。3.在平衡态下,利用Green-Kubo公式,研究了系统尺寸对热导率的影响。计算发现:零压时,热导率与尺寸无关,属正常热传导;非零压时,热导率随尺寸幂律增长,且幂指数随系统内压绝对值的增加而增大,属反常热传导。4.在非平衡态下,利用随机热源,研究了热导率随系统尺寸的依赖关系,没有发现内压强的调制作用。5.发现能量扩散指数与热导率发散指数之间存在非单调的依赖关系。这些结果对完善和发展非平衡统计物理有一定参考价值。