Введение к работе
Актуальность работы При проведении научных исследований и опытно-конструкторских разработок в области физики высоких плотностей энергии весьма актуальными являются задачи описания процессов высокоскоростного соударения тел с преградами, воздействия на конденсированное вещество мощных потоков лазерного и рентгеновского излучения, заряженных и нейтральных частиц, а также проблемы динамики ударных и детонационных волн Математическое моделирование представляет собой важный этап планирования экспериментов в этой области, обработки и анализа получаемых результатов, а также чрезвычайно важно для понимания природных процессов, протекающих при высокой плотности энергии Такое моделирование невозможно, в частности, без знания термодинамических и упругих свойств конструкционных материалов в широкой области плотностей и температур, в том числе и в условиях, недоступных для лабораторных исследований Первопринципные расчеты оказываются практически единственным источником информации в таком случае Поэтому совершенствование методов первопринципных расчетов термодинамических и упругих свойств веществ, анализ и повышение их точности, накопление расчетных данных о свойствах конструкционных материалов в экстремальных условиях является весьма актуальной задачей, в решение которой вносит вклад и данная диссертационная работа
Целью работы является усовершенствование существующей программы расчета электронной структуры кристаллов для повышения точности расчетов при высоких давлениях, проведение с ее использованием первопринципных расчетов зависимости от давления термодинамических и упругих свойств различных кристаллических модификаций важных конструкционных материалов - бериллия и алюминия, а также построение на основе результатов этих расчетов диаграмм относительной устойчивости разных кристаллических модификаций этих материалов при высоких давлениях (фазовых диаграмм) Натрий и калий рассматриваются как тестовые вещества, у которых различные кристаллические структуры с одной стороны хорошо исследованы экспериментально, а с другой стороны, имеют довольно близкие характеристики, адекватное описание которых может служить демонстрацией высокой точности использованного метода расчета Научная новизна работы заключается в следующем
1 Предложен и реализован оригинальный способ повышения точности
линейного метода расчета электронной структуры сильно сжатых кристаллов,
основанный на использовании принципа минимума удельной энергии
2 Для различных кристаллических модификаций натрия, калия, бериллия и
алюминия впервые рассчитаны упругие постоянные в широком диапазоне давлений
3 Впервые из первых принципов рассчитаны диаграммы относительной
устойчивости различных кристаллических структур калия, бериллия и алюминия в
широком диапазоне давлений
Практическая ценность работы Развитые автором алгоритмы и программные коды являются современным и эффективным инструментом для первопринципных расчетов термодинамических и упругих свойств конструкционных материалов в конденсированном состоянии Результаты выполненных расчетов для алюминия и бериллия важны для ведущейся в настоящее время в РФЯЦ-ВНИИТФ и ОИВТ РАН работы по построению многофазных уравнений состояния этих материалов и использовались при подготовке экспериментов по проверке эффектов, предсказанных на основании расчетов Практическая ценность работы определяется использованием полученных результатов для решения прикладных задач в РФЯЦ-ВНИИТФ, ИПХФ РАН, ОИВТ РАН
Публикации и апробация работы По теме диссертации опубликовано 16 печатных работ Полученные результаты докладывались и обсуждались на семинарах в РФЯЦ-ВНИИТФ, ИПХФ РАН, на научно-координационных сессиях совета ФНТП РАН "Исследования неидеальной плазмы" (Москва, 2000-2005 гг) и были представлены в докладах на следующих научных конференциях международная конференция "Уравнения состояния вещества" (Эльбрус, 2000, 2002 и 2004 гг ), Российская конференция "Фазовые превращения при высоких давлениях", Черноголовка (2000г, 2002 и 2004 гг), IV международная конференция "Shock Waves in Condensed Matter - 2000" (Санкт-Петербург, 2000 г ), международная конференция "Воздействие интенсивных потоков энергии на вещество" (Эльбрус, 2001, 2003 и 2005 гг), VI и VIII международные конференции "Забабахинские научные чтения" (Снежинск, 2001 и 2005 гг), XXX Международная зимняя школа физиков-теоретиков "Коуровка-2004" (Кыштым, 2004 г)
Структура диссертации Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения Объем диссертации составляет 163 страницы, в том числе 19 таблиц, 97 рисунков, список литературы из 106 наименований и 3 приложения
