19949

Частные случаи решения задачи и их сопоставление с экспериментальными результатами

Лекция

Физика

Рассмотреть частные случаи решения задачи и сопоставить их с экспериментальными результатами. Обосновать дополнительные гипотезы о связях между параметрами переноса и необходимость их введения при решении задачи по восстановлению параметров по экспериментальным данным. Представить методику определения энергий активации и предэкпоненциальных членов коэффициентов диффузии.

Русский

2013-08-13

41.7 KB

0 чел.

Конспект занятия 21.

Цель.

Рассмотреть частные случаи решения задачи и сопоставить их с экспериментальными результатами. Обосновать дополнительные гипотезы о связях между параметрами переноса и необходимость их введения при решении задачи по восстановлению параметров по экспериментальным данным. Представить методику определения энергий активации и предэкпоненциальных членов коэффициентов диффузии.

План.

1. Частные случаи решения задачи и их сопоставление с экспериментальными результатами.

2. Дополнительные гипотезы о связях между параметрами переноса.

3. Методика определения энергий активации и предэкпоненциальных членов коэффициентов диффузии.

 

Относительный выход ГПД с внешней поверхности образца (отношение выхода газа с поверхности образца в единицу времени к количеству газа образующегося в образце в единицу времени) по механизму диффузии по границам зерен имеет следующий вид:

х                                  (7)

Рассмотрим важные для нас два частных случая, вытекающих из уравнения (7). Для обоих случаев DL,Dgb << 1 и квадратные скобки, содержащие эти величины становятся равными единицам.

                                       (7-1)

  

Предположим теперь:

1. А   >> λ  и

                                   (8)

2. А   << λ  и

                                          (9)

  Коэффициенты диффузии в соотношениях (8) и (9) являются функциями температуры:

 

DL = DL0 Exp(-QL /T)                                                   (10)

Dgb = Dgb0 Exp(-Qgb /T)                                               (11)

Соотношения между эмпирически определенными энергиями активациями в уравнениях (3) и (4) предыдущей главы и энергиями активации в соотношениях (8) и (9) определяются следующими соотношениями:

QЭ =0,5 Qgb + 0,25 QL                                                (12)

для уравнения (8)  и

QЭ =0,5 Qgb + 0,5 QL                                                  (13)

для уравнения (9).

  Важным фактом, вытекающим из анализа соотношений (8) и (9), является зависимость выхода от постоянной распада λ .

  Эта зависимость для уравнения (8)

Fgb ~ λ (-0.75)                                                                  (14)

и для уравнения (9)

Fgb ~ λ (-1.00)                                                                  (15)

  Обратим внимание на соотношения (3) и (4). Зависимости от постоянной распада в этих эмпирических  соотношениях отличаются от полученных в результате рассмотрения аналитических решений (8) и (9) на 5% для образцов f и на 2% для образцов с соответственно. Это различие лежит в пределах  погрешности эксперимента, поэтому примем за основу возможность проведения дальнейшего анализа на основе соотношений (3) для образцов f и (4) для образцов с.

4. Методика восстановления параметров диффузионного переноса по экспериментальным данным выхода газов - продуктов деления.

 

4. 1. Методика обработки экспериментальных данных.

Аналитические соотношения для определения выхода газов продуктов деления, как функция от коэффициентов диффузии обладает значительной неопределенностью, что приводит к необходимости формулировки дополнительных гипотез о связях между параметрами переноса.

Установим общие правила обработки экспериментальных данных для решения основной задачи дипломного проекта: восстановления параметров переноса на основе двухстадийной диффузионной модели.

  

  Эти правила [34] и [31] сводятся к следующему:

- анализ производится на основе программы Statistica 6 с использованием её линейной и нелинейной подпрограмм.

- зависимость от постоянной распада определяется соотношениями (8) для образца f и (9) для образца с.

- коэффициенты диффузии являются функциями температуры в соответствии с соотношениями (10) и (11).

- соотношения (12) и (13) между энергиями активации являются желательными.

- энергии активации зернограничной диффузии меньше энергий активации объёмной для данного типа образцов и их отношения могут составлять величину от 0,2 до 0,8.

- близкие значения энергий активации объёмной диффузии рассматриваются как предпочтительные  для образцов с и f.

- отношение  зернограничных и объёмных коэффициентов диффузии должно находится в пределах 103- 106.

 

Энергии активации объёмной и зернограничной диффузии.

Рассмотрим связи между энергиями активации.

Уравнения (12) для образца f и уравнение (13) для образца с представляют собой систему:

QЭф =0,5 Qgbф + 0,25 QLф                                           (16)

QЭс =0,5 Qgbс + 0,5 QLс                                               (17)

где

QЭф, QЭс - эффективные (эмпирические) энергии активации выходов ГПД для образцов f и с соответственно.

Qgbф, Qgbс - энергии активации зернограничной диффузии для образцов f и с.

QLф, QLс - энергии активации объёмной диффузии для образцов f и с.

Предположим, что энергии активации объёмной диффузии для образцов f и с одинаковы, а отношения зернограничных энергий активации к объёмным известны, тогда:

QLф= QLс= QL                                                                                                (18)

Qgbф=nф QL                                                                  (19)

Qgbс=nc QL                                                                   (20)

Выше представленные соотношения подставим в уравнения (16) и (17):

QЭф =0,5 nф QL + 0,25 QL                                          (21)

QЭс =0,5 nc QL + 0,5 QL                                              (22)

Просуммируем уравнения (21) и (22):

QЭф+ QЭс=0,5 QL[(nф+ nc)+1.5]                                (23)

Рекомендованное в [34] каждое из значений n ~ 0. 5, поэтому примем их сумму равной 1, и из уравнения (20) получим значение  QL=0,8(QЭф+ QЭс) = 21493 К, эта величина энергии активации объёмной диффузии дает возможность определить значение отношений энергий активации зернограничной и объёмной диффузии - уравнения (21), (22), и значения самих энергий активации зернограничной диффузии: Qgbф = 17904 К и

Qgbс = 3589К.

Полученное значение энергии активации объёмной диффузии

QL = 21493 К ГПД практически совпадает с энергией активации радиационно-стимулированного коэффициента объёмной диффузии ГПД по механизму вытеснения междоузельных ионов при диффузии ГПД в коаксиальной зоне трека (КАЗТ), которая составляет 22620 К по расчетам представленным в работах [35, 36].

Предэкспоненциальные множители коэффициентов диффузии и параметры переноса.

Уравнения (8) для образца f и (9) для с можно представить в следующем виде: 

   (24)

                    (25)

В левой части этих соотношений представлены приведенные по постоянной распада выходы ГПД для образца типа f (24) и образца с (25), в правой части содержатся эффективные значения энергий активации, удовлетворяющие соотношениям (16) и (17) в соответствии с методикой выбора, представленной в предыдущем разделе.

Используя программу статистики для всего массива экспериментальных данных, можно определить значения множителей перед экспонентой для образцов f и с соответственно, эти значения равны множителям в уравнениях (3) и (4). Подставляя в уравнения (24) и (25) значения геометрических параметров образцов и пористости, а также используя предположения о связи между коэффициентами зернограничной и объёмной диффузии вида:

Dgbf0=mf* DLf0                                                               (26)

Dgbc0=mc* DLс0                                                               (27)

После подстановки соотношений (26) и (27) в выражения (24) и (25), множители перед экспонентами будут составлять систему вида:

                                   (28)

                                           (29)

Предположим теперь, что DLf0 = DLс0 и после подстановки конкретных значений в систему уравнений (28), (29) получим следующее уравнение:

                                                       (30)

Соотношение (30) необходимо рассмотреть при дополнительных условиях:

ξf , ξc ≤ 1,                                                                      (31)

103 ≤  mf ,  mc  ≤  106                                                       (32)

Случай ξf = ξc , mf = mc  противоречит физическому смыслу, т.к. не выполняется соотношение (31) при соблюдении условия (32).

Рассмотрим случай mf = mc , тогда уравнение (30)  имеет вид:

                                                          (33)

    


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

69042. Дискретное представление непрерывных сигналов. Теорема В.А.Котельникова 220.5 KB
  Дискретизация непрерывного сигнала означает переход от непрерывного к дискретному способу задания сигнала на оси времени без потери сведений о форме сигнала рис.3 с точки зрения повышения помехоустойчивости ТКС: цифровой сигнал подлежит регенерации восстановлению формы с точностью до шага...
69043. Дискретизация непрерывных сигналов по теореме В.А. Котельникова 200.5 KB
  До сих пор речь шла о сигналах со спектром не превышающим частоту и где ширина спектра сигнала.3 где отсчетные значения соответственно амплитуды и фазы сигнала; и определяется соответственно через 2. среднее значение круговой частоты в спектре сигнала.
69044. Обще сведения о модулированных сигналах. Классификация. Сигналы модулированные по амплитуде 226 KB
  Трансформация переносчика в линейный сигнал осуществляется в процессе модуляции. С учетом особенностей линий связи в процессе модуляции решаются следующие задачи: 1 Перенос признаков сообщения в область частот переносчика формирование линейного сигнала; 2 Придание линейному сигналу...
69045. Форматирование документов XML с помощью XSL 246 KB
  Основными типами выходных документом при преобразованиях XSLT являются документы XML, текстовые документы и документы HTML. Конечным результатом преобразования является представление выходного документа в оформлении, которое зависит как от содержания документа, так и носителя, на который выводится документ...
69046. Внутристроковые элементы XSL 192.5 KB
  Элемент fo:inline обычно используется для форматирования участка текста. Содержимым этого элемента являются текстовые данные (#PCDATA), либо блоковые или внутристроковые элементы. Для элемента fo:inline, так же как и для элемента fo:block, определены общие свойства фона, рамки и отступа...
69047. Раціональні корені многочленів.Звідність многочленів над даним полем 433 KB
  Раціональні корені цілочисельних многочленів. Звідність многочленів над даним полем. Властивості незвідних многочленів. Основна теорема теорії подільності многочленів. Многочлени над полем дійсних чисел.
69048. Представление текста в SVG 335 KB
  В XML текстовое содержание определяется как последовательность символов, где каждый символ определен своим кодом Unicode. С другой стороны, шрифты состоят из набора глифов (glyphs) и другой связанной информации, такой, как таблицы шрифтов.
69049. Web-службы. Общие концепции Web-служб 236.5 KB
  Первоначально Web-серверы предоставляли статические данные, представленные в документах HTML и сопровождающих их файлах описания внешних таблиц стилей и сценариях, а также текстовых и мультимедийных данных, составляющих Web-страницу.
69050. Язык WSDL. Основные концепции языка WSDL 697.5 KB
  И отправитель, и получатель сообщения SOAP должны иметь доступ к описанию используемой Web-службы. Отправитель нуждается в описании Web-службы, чтобы знать, как правильно форматировать сообщение, а получатель – для правильной его интерпретации. Поэтому необходим документ (в виде файла)...