模块 5:虚功和能量法- 虚位移、质点虚功原理和理想刚体系统、自由度。主动力图、有摩擦系统、机械效率。保守力和势能(弹性和重力)、平衡能量方程。能量法在平衡中的应用。平衡稳定性。模块 6:粒子动力学- 粒子运动学:直线运动、平面曲线运动 - 直角坐标、法向和切向坐标、极坐标、空间曲线 - 圆柱、球面(坐标)、相对运动和约束运动。粒子动力学:力、质量和加速度 - 直线和曲线运动、功和能量、冲量和动量 - 线性和角向;冲击 - 直接和斜向。粒子系统动力学:广义牛顿第二定律、功、冲量、能量和动量守恒定律 模块 7:刚体动力学简介 平面刚体运动学:刚体绕固定轴旋转的方程、一般平面运动、平面运动中的瞬时旋转中心、粒子相对于旋转框架的平面运动。科里奥利加速度平面刚体动力学:刚体运动方程、平面运动中刚体的角动量、刚体的平面运动和达朗贝尔原理、刚体系统、受限平面运动;作用于刚体上的力的能量和功、平面运动中刚体的动能、刚体系统、能量守恒、刚体的平面运动 - 冲量和动量、刚体系统、角动量守恒。
摘要:在本文中,我们提出了对三阶矩矩的两能量配置的新的,更稳定的数值实现,并提出了统一的凝结和N依赖性求解器(TOUCAN)湍流方案。toucans中的原始时间稳定方案往往会遭受稳定的地层湍流中的虚假振荡。由于它们的高频,振荡类似于由湍流交换系数与稳定性参数之间的耦合引起的所谓纯正。但是,我们的分析和仿真表明,两能方案中的振荡是由使用特定隐式的使用 - 对放松条款的明确时间离散化引起的。在Toucans中,放松技术用于预后湍流能量方程中的源和耗散项,以确保相对较长的时间步长的数值稳定性。我们既提出了详细的线性稳定性分析和分叉分析,这表明时间步骤超过关键时步长度的时间步骤是振荡的。基于这些发现,我们提出了有关涉及条款的新负担得起的时间离散化,以使计划更具隐式。这可以确保具有足够精度的稳定解决方案,以实现更广泛的时间步长。我们确认了理想化的1D和完整3D模型实验中的分析结果。
摘要:亚惯性、地形捕获的全日内潮汐是亚北极海洋湍流混合的重要能量来源。然而,它们的产生可能无法通过传统的正压到斜压转换来估计,因为它们的垂直结构有时是正压的,而超惯性内潮汐则总是斜压的。本文给出了一个新的能量图,其中正压模式分解为表面和地形模式,后者与斜压模式一起归类为内部模式的一部分。然后推导出新定义的地形模式的能量方程,从而为从亚惯性表面潮汐到地形捕获内潮汐的能量转换率提供了适当的公式。一系列数值试验证实,该公式能成功预测各种情况下的能量转换率,斜压和地形模态的相对贡献随底部地形和地层而显著变化。此外,对于亚惯性潮汐,这种从表面到内部的转换给出的估计值明显大于从正压到斜压的转换。将该公式应用于千岛海峡(亚惯性全日潮汐混合最强的区域)的实际数值模拟结果表明,表面模态转换为具有可比量级的斜压和地形模态,造成该地区大部分能量耗散。这些结果表明需要使用我们的新公式重新估计亚惯性内潮产生率的全球分布,并阐明其耗散机制。
量子几何是区分晶体中电子和真空中电子的关键量。对量子几何的研究继续为量子材料提供见解,揭示发现量子材料的新设计原则。然而,与贝里曲率不同,对量子度量缺乏直观的理解。在这里,我们表明布洛赫电子的量子度量导致动量空间引力。特别是,通过将电子动力学的半经典公式扩展到二阶,我们发现所产生的速度被测地线项修改,并成为弯曲空间中洛伦兹力的动量空间对偶。我们计算了魔角扭曲双层石墨烯的测地线响应,并表明具有平带的莫尔系统是观察这种效应的理想候选者。将这种与重力的类比进一步扩展,我们发现爱因斯坦场方程的动量空间对偶对于纯态仍然无源,而对于混合态,它获得一个取决于小熵的冯·诺依曼熵的源项。我们将该应力能量方程与广义相对论的弱场极限进行比较,得出冯·诺依曼熵是引力势的动量空间对偶的结论。因此,混合态的动量空间测地线方程被一个类似于熵力的项所修改。我们的研究结果强调了量子几何、动量空间引力和量子信息之间的联系,促使人们进一步探索量子材料中的这种对偶引力。
模块5:虚拟工作和能量方法 - 虚拟位移,粒子的虚拟工作原理以及刚体的理想系统,自由度。主动力图,有摩擦的系统,机械效率。保守力和势能(弹性和重力),平衡的能量方程。能量法对平衡的应用。平衡的稳定性。模块6:颗粒动力学 - 颗粒的运动学:直线运动,平面曲线运动 - 矩形坐标,正常和切向坐标,极性坐标,空间曲率 - 圆柱 - 圆柱形,球形(球形(坐标),相对和约束运动。颗粒动力学:力,质量和加速度 - 直线和曲线运动,工作和能量,脉冲和动量 - 线性和角度;影响 - 直接和倾斜。颗粒系统动力学:牛顿的第二定律,工作能源,脉冲弹药,能量的保护,能量和动量模块7:刚体的刚性身体动力学介绍:刚体旋转的方程式,用于在固定轴上旋转固定轴旋转固定轴的固定平面,一般平面运动,旋转平面运动的旋转旋转的旋转旋转的旋转架子旋转的旋转旋转旋转的旋转。coriolis刚体刚体的加速动力学:刚体的运动方程,平面运动中刚体的角动量,刚体的平面运动和D'Alembert的原理,刚体的系统,刚体的系统,限制了平面运动;作用在刚体上的力和作用,平面运动中刚体的动能,刚体的系统,能量保护,刚体的平面运动 - 脉冲和动量,刚体的系统,刚体的系统,保护角动量。
混合纳米流体 (HNF) 和三重混合纳米流体 (THNF) 具有广泛的工业、工程和医学应用,因为它们可以提高传热速率。由于 THNF 的这些应用,在本问题中,分析了磁流体动力学 (MHD) 场中水基流体和铜、氧化铝和氧化钛纳米颗粒在指数拉伸表面上的 3D 流体动力学流动。在本研究中,提出了一种根据 THNF 的激发潜能使用 THNF 增强传热的新数学模型。该比较模型适用于在磁场存在下新模型的指数流。使用连续性、动量和能量方程推导出偏微分方程 (PDE)。使用 MATLAB 软件中的 𝑏𝑣𝑝−4𝑐 算法获得数值结果。主要结果表明,与混合材料相比,三元混合纳米材料的努塞尔特数(衡量热量传递速率的数值)更高。三元混合纳米流体的努塞尔特数值比混合纳米流体高 38.4%。三元混合纳米流体的努塞尔特数最高值为 1.5090,出现在帕朗特尔数 8.2 处。三元混合纳米流体的传热速率也优于混合纳米流体和传统纳米流体。A 和 β 的增加也会导致温度下降。此外,提高 Ha 和 β 的值会导致表面摩擦系数增加。此外,由于 𝛽、A、Pr 和 Bi 的增加,努塞尔特数 (Nu) 也会增加。比较图表可知,THNF(𝐶𝑢−𝐴𝑙 2 𝑂 3 −𝑇𝑖𝑂 2 /𝐻 2 𝑂)中的温度和 Nu 的增长率高于 NHF(𝐶𝑢−𝐴𝑙 2 𝑂 3 /𝐻 2 𝑂)中的温度和 Nu 的增长率。
13. 报告类型和涵盖时间 最终报告 2020 年 7 月 1 日 – 2023 年 9 月 5 日 14. 赞助机构代码 15. 补充说明 16. 摘要 研究了两种类型的圆形涵洞出口能量消能装置:全长堰和交错堰。查阅了相关文献;建造了一个模型断背圆形涵洞和消能盆;安装了仪器以测量流量、测压水头和速度;并且在一系列流量和尾水范围内测试了四种尺寸的全长堰和交错堰。堰高范围从 D/8 到 4D/8,其中 D 为涵洞直径。两种堰类型经过两种类型的试验:(1)不受尾水影响的试验和(2)受尾水影响的试验。对于较高的全长堰(3D/8 和 4D/8),可以通过简单的堰方程、关于上游流量的一般假设以及没有水头损失的能量方程合理地预测盆地出口深度。对于较短的堰(D/8 和 2D/8),流量掠过堰,堰方程无效,尤其是在高流量的情况下。在这些情况下,堰不是有效的能量消散器。对于最高的堰,出口能量与临界深度的比率大致恒定。当堰高为 4D/8 和 3D/8 时,出口比能分别约为临界深度的 3.2 倍和 2.9 倍。对于交错堰也发现了类似的结果,但当堰高为 4D/8 和 3D/8 时,比能分别为临界深度的 2.7 倍和 2.9 倍。结果可用于确定消能盆出口流速,对于全长和交错堰,流入流出弗劳德数在 3.8 至 4.6 范围内,高度范围为 D/8 至 4D/8。17. 关键词 能量耗散、涵洞出口、断背涵洞、冲刷防护、堰、交错堰、挡板
BCS超导性理论:由约翰·巴丁(John Bardeen),莱昂·库珀(Leon Cooper)和罗伯特·施里弗(Robert Schrieffer)开发的开创性理论,成功地模拟了I型超导体的特性。关键概念通过与晶格的相互作用围绕着靠近费米水平的电子的配对成库珀对。这种现象是由于与晶格振动相关的电子之间的轻微吸引力,从而导致了声子相互作用。在这种配对状态下,电子行为与单个费米子的行为明显不同。与遵守保利原则的费米子不同,库珀对可以凝结到相同的能量水平,表现出更类似于玻色子的特性。配对会导致电子的能量较低,并在其上方产生能量间隙,从而抑制了碰撞相互作用,从而导致普通电阻率。对于热能小于带隙的温度,材料表现出零电阻率。BCS理论已准确地描述了I型超导体的测量特性,从而通过称为Cooper Pairs的电子对耦合对耦合的电子对设想无电阻传导。was consistent with having coupled pairs of electrons with opposite spins The isotope effect suggested that the coupling mechanism involved the crystal lattice, so this gave rise to the phonon model of coupling envisioned with Cooper pairs Concepts of Condensed Matter Physics Spring 2015 Exercise #1 Concepts of condensed matter physics Spring 2015 Exercise #1 Due date: 21/04/2015 1.石墨烯中Dirac Fermions的鲁棒性 - 我们知道石墨烯的晶格结构具有独特的对称性,例如Adding long range hopping terms In class we have shown that at low energies electrons in graphene have a doubly degenerate Dirac spectrum located at two points in the Brillouin zone An important feature of this dispersion relation is the absence of an energy gap between the upper and lower bands However, in our analysis we have restricted ourselves to the case of nearest neighbor hopping terms, and it is not clear if the above features survive the addition of more general terms Write down the Bloch- Hamiltonian在下一个最近的邻居和接下来的邻居术语中包括幅度'和''分别绘制了情况= 1,'= 0.4 = 0.4,'= 0.2的频谱表明,Dirac锥体在下一个问题下,在下一个情况下,dirac cons cons cons cons conse cons conse conse conse conse conse的添加 蜂窝晶状体的3倍旋转对称性问题是:什么保护狄拉克频谱,即我们需要违反石墨烯中的固有对称性,以消灭低能的电子的无质量dirac频谱,即蜂窝晶状体的3倍旋转对称性问题是:什么保护狄拉克频谱,即我们需要违反石墨烯中的固有对称性,以消灭低能的电子的无质量dirac频谱,即大多数研究都集中在涉及惰性基质(例如二氧化硅或纤维素)的简单系统上[11,12]。最近,此过程已扩展到环境样本。本文描述了有关材料中超导性质和状态方程的实验和研究。研究人员应回答与氦气水平和实验设置有关的问题,解决解决方案并在线提交答案,同时最大程度地减少实验持续时间。这可以比传统的三轴光谱仪进行更准确的测量。Adrian Giuseppe del Maestro的论文讨论了超鼻子线中的超导体 - 金属量子相变,从而完整描述了由于库珀对破坏机制而导致的零温度相变。研究考虑了杂质的各种来源和对超导特性的影响,计算交叉相图并分析电导率校正和热导率校正。Kyrill Alekseevich Bugaev的另一篇论文探讨了核和HADRONIC系统中状态和相变的方程,讨论了核液体液体相过渡和解限相位过渡的准确解决的统计模型,并重点介绍了这些模型中常见的物理特征。超导性和超流量:统一复杂的现象已经对超导性的概念进行了广泛的研究,并试图解释其潜在的机制。最近的研究集中在大规范分区上,该分区直接从该框架中为有限量和阶段提供解决方案。这种方法还表明,有限体积系统会施加时间限制,从而影响这些系统内可能状态的形成和衰减率。这项研究的一个重要结果是使用丘陵和Dales模型计算物理簇中表面熵的上限和下限。此外,已经评估了第二个病毒系数,以说明HADRON之间的硬核排斥潜力的洛伦兹收缩,从而进一步巩固了我们对这些相互作用的理解。根据参考。此外,将大量的重夸克 - 格鲁恩袋纳入统计描述中,可以增强我们对这些复杂系统的理解。这些进步证明了统一理论框架在阐明错综复杂的现象(如超导性和超流量)中的力量。历史上超导科学的发展,人们普遍认为可以通过电子对的形成来解释超导性。但是,由于配对电子的零点振荡和缺乏颗粒间吸引力,因此配对电子无法自发形成超导冷凝物。为了解决这一限制,研究人员提出了模型,配对电子可以订购其零点波动,从而导致颗粒之间的吸引力。此排序过程可以创建统一的颗粒集合,从而产生超导性。一种可比的机制是HE-4和HE-3中超流体现象的基础,其物理原理在同时控制这两种现象。发现这些共享机制强调了理论框架在统一物理学中看似不同的概念中的重要性。关键字:超导性,超流量,零点振荡**第1部分:金属中的金属**,电子通过短距离的排斥潜力相互互动(筛选的库仑)。该系统等效于一个自由电子系统,这意味着,出于实际目的,我们可以将金属电子视为具有重新归一化参数的非相互作用的费米。该方程式解释了场的排斥。有限温度下的特定热容量与激发和行为的体积成正比4KFK,其中KF是费米波数。**第2部分:超导体中的电子相互作用**研究研究了常规和非常规超导体中的电子声子相互作用。该研究的重点是使用非弹性中子散射的经典超导体的声子光谱和铅。虽然著名的BCS理论(1957)解释了古典超导性的大多数方面,但仍有兴趣研究这些材料中的声子寿命。研究使用新的高分辨率中子光谱仪在μEV阶的能量分辨率的大量动量空间内测量声子线宽度。研究还讨论了声子的线宽度如何与电子偶联参数λ成比例。**第3部分:Meissner效应的经典偏差**最近的一项研究声称提供了对Meissner效应的经典解释,但是该论点滥用了Gennes对超导体中通量驱动的推导。该研究旨在纠正这一错误,并提供纯粹的Meissner效应的经典推导。Meissner在超导体中的效应解释了经典研究人员使用几个论点来讨论超导体中的Meissner效应,这将在这里很大程度上被忽略。相反,我们专注于基于De Gennes的经典教科书[2]的最关键论点。通过将该方程取代为动能的表达式,我们可以得出伦敦方程。但是,De Gennes从未得出这个结论。但是,De Gennes从未得出这个结论。1,超电流密度表示为j(r)= n(r)v(r),其中n是超导电子的密度,v是电子速度或漂移速度,如de Gennes所指出的那样。最小化动能和磁能总和后,获得了F.和H. Londons的方程:H +λ2∇×(∇×H)= 0,其中λ是穿透深度。essén和Fiolhais使用此结果来得出结论,超导体只是完美的导体。拓扑量子计算具有独特的属性,包括接近效应设备。拓扑绝缘子表面状态可以被认为是“一半”的普通2D电子气(2DEG)或四分之一的石墨烯,具有EF(交换场)自旋偏光Fermi表面。电荷电流与自旋密度有关,并且旋转电流与电荷密度有关。Berry的阶段适用于该系统,使其对疾病变得稳健。然而,它也表现出弱的抗静脉化,这使得无法定位外来状态。当系统的对称性破裂时,表面能隙会形成,从而导致异常的量子霍尔状态和拓扑磁电效应。在某些情况下,表面被张开而不会破坏对称性,从而揭示了更多的外来状态。这些状态需要内在的拓扑顺序,例如非亚伯分数量子霍尔效应(FQHE)。轨道量子厅效应涉及dirac费米的Landau水平,而“分数” IQHE的能量方程为2e_xy = 1/2hb。可以通过将磁性物质沉积在表面上来诱导异常QHE。这会在域壁上产生手性边缘状态,其中DM(域壁磁化)和-DM处于平衡状态。拓扑磁电效应是这种现象的结果,其“ Q项”描述了其行为。一项由Qi,Hughes和Zhang于2008年发表的研究证明了这种效应在具有磁损失表面的Ti的固体圆柱体中存在。在2009年的另一项研究中,艾森,摩尔和范德比尔特探索了超导性的微观理论,这对于理解这些现象至关重要。给定文章文本此处:1957年,Bardeen,Cooper和Schrieffer(BCS)开发了关于超导性的开创性理论。这项开创性的工作导致了1972年授予这些科学家的诺贝尔物理学奖。在1986年发现了高温超导性,在Laba-Cu-O中发现了一个显着的突破,温度高达30 kelvin。进一步的实验显示出其他材料,表现出大约130 kelvin的过渡温度,与先前限制约30 kelvin的大幅增加。良好的过渡温度在很大程度上取决于压力。虽然BCS理论为理解超导性提供了一个重要框架,但人们普遍认为其他效果也在起作用,尤其是在低温下解释这种现象时。在非常低的温度下,费米表面附近的电子变得不稳定并形成库珀对。库珀的作品证明,即使存在薄弱的有吸引力的潜力,这种结合也会发生。在常规超导体中,吸引力通常归因于电子晶格相互作用。但是,BCS理论只要求潜力具有吸引力,而不论其起源如何。BCS框架将超导性描述为库珀对凝结产生的宏观效应,Cooper Pairs(表现出表现出骨体性能)。这些玻色子可以在足够低的温度下形成大型的玻色网凝结物,从而导致超导性。在许多超导体中,配对所需的电子之间的有吸引力的相互作用是通过与声子(振动晶体晶格)的相互作用间接介导的。产生的图片如下:通过导体移动的电子吸引附近的晶格正电荷,导致另一个具有相反旋转的电子,以移入较高的正电荷密度区域。这种相关性导致形成高度集体的冷凝物。在此“凝结”状态下,一对的破裂会影响整个冷凝物的能量 - 而不仅仅是一个电子或一对。因此,打破任何一对所需的能量与打破所有对所需的能量(或两个以上的电子)有关。由于配对的增加,导体中振荡原子的踢脚在足够低的温度下不足以影响整个凝聚力或单个“成员对”,从而使电子能够保持配对并抵抗所有外部影响。因此,冷凝水的集体行为对于超导性至关重要。在许多低温超导体中都满足了这种情况。BCS理论首先假设可以克服库仑排斥的电子之间的吸引人相互作用。在大多数材料(低温超导体)中,这种吸引力通过电子晶体耦合间接带来。但是,BCS理论的结果不取决于有吸引力的相互作用的起源,其他效果也可能起作用。在超速费米斯气体中,磁场对其feshbach共振进行了细微调节,科学家已经观察到成对形成。这些发现与表现出S波状态的常规超导体不同,在许多非常规高温D波超导体中并非如此。尽管有一些描述这些情况的BCS理论的扩展,但它们不足以准确描述高温超导性的特征。BCS形式主义可以通过假设它们之间的有吸引力的相互作用,形成库珀对,从而近似金属中的电子状态。与正常状态下的单个电子行为相反,在吸引力下形成了绑定对。最初在该降低电势内提出的波函数的变异性ANSATZ后来被证明是在致密对方案中的精确性。对超速气体的研究引起了人们对稀释和致密费米对之间连续交叉的开放问题的关注。值得注意的是,同位素对临界温度的影响表明晶格相互作用在超导性中起着至关重要的作用。在某些超导体的临界温度接近临界温度附近的热容量的指数增加也意味着能量带隙。此外,随着系统接近其过渡点的结合能量,测得的能量差距降低了临界温度的暗示。这支持了以下想法,即在超导状态下形成的结合颗粒(特别是电子对),以及它们的晶格相互作用绘制了更广阔的配对电子图片。bcs理论做出独立于相互作用细节的预测,只要电子之间的吸引力很弱即可。通过许多实验证实了该理论,表明库珀对形式及其相关性来自保利排除原则。要打破一对,必须改变所有其他对的能量,从而为单粒子激发产生能量差距。此间隙随着有吸引力的相互作用的强度而生长,并且在过渡温度下消失。bcs理论还描述了在进入超导状态时状态的密度如何变化,其中消除了在费米水平的电子状态。在隧道实验和超导体的微波反射中直接观察到能量间隙。该理论预测了能量差距对温度和临界温度的依赖性,δ(t = 0)= 1.764 kbtc的通用值。在临界温度附近,关系接近δ(t→Tc)≈3.06kbtc√(1-(t/tc))。该理论还预测了Meissner效应和温度的渗透深度变化。BCS理论解释了超导性是如何以电子 - 音波耦合和Debye截止能量而发生的。它正确地描述了临界磁场随温度的变化,将其与费米水平的状态温度和状态密度有关。过渡温度(TC)与这些因素有关,TC与材料中使用的同位素的质量的平方根成反比。这种“同位素效应”首先是由1950年在汞同位素上独立工作的两组观察到的。BCS理论表明,超导性与晶格的振动有关,该晶格为库珀对中电子提供了结合能。Little-Parks实验和其他研究支持了这一想法,某些材料(例如二氨基镁)表现出BCS样行为。BCS理论所涉及的关键因素包括: *电子偶联(V)和Debye截止能量(ED) *在费米级别(N(N(N(0))) *的电子密度 * *同位素效应,其中TC与本质理论的平方关系质量相反,与BC的质量相关的质量相关的质量是基础的,而BC的质量是基本的,其bc的质量是基础的,其bc的质量是基本的。晶格振动和电子偶联。超导性的发展以20世纪中叶的几个关键里程碑和发现为标志。在1956年,物理学家白金汉发现超导体可以表现出很高的吸收。大约在同一时间,伊曼纽尔·麦克斯韦(Emanuel Maxwell)在汞的超导性中发现了“同位素效应”的证据,这导致了对这一现象的进一步研究。让我知道您是否要我添加或删除任何东西!在1950年,包括雷诺,塞林和赖特在内的一组研究人员报告说,汞同位素的超导性。这一发现之后是Little,Parks观察到1962年超导缸的过渡温度中的量子周期性。多年来,研究继续提高我们对超导性的理解,并从库珀,巴丁,施里弗和de gennes等物理学家做出了明显的贡献。Bardeen-Cooper-Schrieffer(BCS)理论的发展,该理论解释了电子如何形成对超导性的对,这是该领域的主要突破。最近的研究还集中在“小公园振荡”现象上,该现象与超导状态和绝缘状态之间的过渡有关。新理论和模型的发展继续提高我们对超导性的理解,并从施密特(Schmidt)和廷克汉姆(Tinkham)等研究人员做出了重要贡献。BCS理论已被广泛采用,仍然是现代物理学的重要组成部分,许多资源可用于学习这个复杂的主题。在线档案和教育材料,例如BCS理论的《体育学》页面和鲍勃·施里弗(Bob Schrieffer)的录音,可访问对该主题的关键信息和见解。注意:我删除了一些与释义文本无关的引用,仅保留了最重要的文本。