掺杂光纤中Peregrine孤子的产生和传输

基于光脉冲在掺杂光纤中的传输模型,采用分步傅里叶方法对Peregrine孤子在掺杂光纤中的产生和传输进行数值研究。基于Peregrine孤子解,讨论Peregrine孤子在掺杂光纤中的产生和传输;提取Peregrine孤子的峰值脉冲,消去背景波,研究高峰值脉冲的传输特性。结果表明,Peregrine孤子在掺杂光纤中传输时,会激发产生一个在时间和空间上都局域化的高峰值单脉冲,随后迅速分裂产生多个子脉冲;小信号增益越大,饱和能量越高,脉冲峰值强度越强,脉宽越小,激发产生的子脉冲空间间隔也不断减小;消去高峰值脉冲的背景波后,脉冲在掺杂光纤中可以稳定传输,脉宽呈呼吸式周期变化,脉冲强度呈周期性振荡,且脉冲强度的平均值不断增加。     

啁啾系数对飞秒脉冲的分裂及光谱性质的影响

利用预估校正-时域有限差分法求得不含慢变包络近似和旋转波近似的全波Maxwell-Bloch方程的数值解,在Λ型三能级原子介质中研究了啁啾系数C对传播中的飞秒Gauss型脉冲分裂情况及光谱性质的影响.结果表明:面积小于等于3π的啁啾脉冲在介质中不出现分裂,但脉冲啁啾会引起脉冲频谱的震荡;对于4π面积啁啾脉冲,啁啾系数C较小时脉冲在介质中发生分裂,C较大的脉冲不再产生分裂,即分裂的子脉冲数量减少;随着C增大,脉冲中心频率附近频谱震荡愈加剧烈,高频成分的范围及强度明显减小;对于大面积8π脉冲,脉冲分裂情况与4π情况相似,但随C增大,脉冲高频成分的范围和强度没有明显变化,而高频成分中的峰值分布却显著不同.     

拉曼增益对三类有限背景解传输特性的影响

基于含有拉曼增益效应的自聚焦非线性薛定谔方程,数值研究了拉曼增益分别对Peregrine怪波(PS)、Akhmediev呼吸子(AB)和Kuznetsov-Ma孤子(KMS)传输特性的影响。结果表明:拉曼增益效应会使怪波、AB和KMS在时间方向上发生分裂,且拉曼增益系数越大,分裂速度越快;拉曼增益效应还会使三种孤子解传输距离方向上的峰值功率增大,相邻两最大压缩脉冲之间的距离缩短,且拉曼增益系数越大,最大峰值功率越大,相邻距离越小。     

冷压缩机叶顶间隙形态对气动性能的影响

冷压缩机是大冷量超流氦低温系统的关键设备。通过数值计算与实验相结合的方法,探究了低温下氦工质冷压缩机叶顶间隙变化对其性能的影响规律。结果表明:增大间隙导致压缩机压比和效率的降低,两者呈线性关系;相比前缘间隙,尾缘间隙对气动性能影响更大;增大叶顶间隙,机匣面回流区域增大且向流道前缘移动,对质量流量进行补充,喘振点向质量流量降低的方向移动。     

多块对接网格技术在电磁场散射问题中的应用

采用多块对接网格技术和时域有限体积法(FVTD)研究了典型目标和多体的电磁场散射问题.控制方程采用三维一般曲线坐标系下的时变麦克斯韦方程组.时间方向采用四步Runge-Kutta方法,空间离散采用基于通量雅可比矩阵特征结构的通矢量差分分裂,依赖变量采用MUSCL插值.时间方向的计算精度为2阶,空间方向的计算精度可达3阶.典型算例的雷达散射截面(RCS)的计算结果与理论解吻合很好.对于多体问题计算与文献结果相当一致,说明该算法具有对复杂拓扑结构外形(包括多体问题)进行数值模拟的能力.     

电场和温度对量子线中强耦合束缚极化子性质的影响

采用线性组合算符和幺正变换相结合方法研究了电场和温度对量子线中强耦合束缚极化子性质的影响。计算了在电场作用下抛物量子线中强耦合束缚极化子的基态能量、平均声子数和振动频率。数值计算结果表明：束缚极化子的基态能量随约束强度、库仑束缚势和电场强度的增大而逐渐增大;平均声子数随温度、耦合强度的增大呈现递增关系,随库仑束缚势的加大呈现递减关系;振动频率随耦合强度和温度的增大而增大,随库仑束缚势的减小而增大。     

一种三维环流模型及其应用

本文建立了一种广泛适用于大陆架浅海的三维环流模型。模型的支配方程是具有自由面的三维非线性瞬态Navier-Stokes方程。支配方程经σ坐标变换后与边界条件一起在空间交错网格系统上用差分法求解。为提高计算效率,基于问题的物理性质引入过程分裂概念没计了计算框架:将三维流动过程分成长重力波的传播(外模式)和速度的垂向剪变(内模式)两大组成部分,对每个部分分别选用最适宜各自物理特性和数值行为的数值方法求解。最后做为本模型的应用实例,计算了渤海三维潮流,获得了很好的结果。     

平行风风速对腔体复合热损失特性影响的数值模拟

在恒热流边界条件和不同平行风风速下,考虑通过保温层和腔体壁面的导热热损失,采用三维数值模拟方法对一侧全开的圆柱形腔体复合对流和辐射热损失特性进行研究。结果表明:平行风下,腔体内的温度分布和开口面速度分布都与无风时存在很大差异;随着风速的增大,对流热损失平均努塞尔数Nu_c单调递增,而辐射热损失平均努塞尔数Nu_r并不单调递减,且风速越大,变化越不明显;随着腔体倾角的增大,同一风速下Nu_c和Nu_r并不像无风时那样单调变化。     

基于结构化动网格的涡旋压缩机内部流场模拟

为了增加涡旋压缩机啮合间隙处的动网格数量。本文根据涡旋压缩机的流体区域变化规律,提出一种结构化动网格的生成方法,实现了啮合间隙处的网格加密。进而得到一种基于结构化动网格的涡旋压缩机非定常流动的数值模拟方法;得到了任意时刻流体区域内的流场分布。与现有的非结构化动网格进行比较,结构化动网格解决了非结构化动网格在啮合间隙处易产生负体积的问题,能够在啮合间隙处生成足够的网格数量,提高了计算精度;且具有网格质量高、网格数量和疏密易控制等优点,更适合于涡旋压缩机工作过程的数值模拟计算。     

V型稠密介质中脉宽对超短脉冲和频谱及其CEP依赖性的影响

利用不含慢变包络近似和旋波近似的全波Maxwell-Bloch方程组的数值解,研究脉宽对稠密V型三能级原子介质中超短激光脉冲和频谱及其载波包络位相(CEP)依赖性的影响.结果表明:脉宽较小时,脉冲分裂数目少,频谱较宽,高频部分显著,CEP的变化对脉冲及频谱的影响较大,尤其对子脉冲间的时间间隔及频谱高频部分强度大小的影响更为显著;随着脉宽的增大,脉冲分裂数目增多,频谱宽度变窄,高频部分强度明显降低,CEP的变化对脉冲及频谱的影响减弱.     

电场作用下溴甲烷的光谱和解离特性

采用了密度泛函理论（density functional theory,DFT）,在6-311++G（d,p）基组水平上使用B3LYP方法研究外电场（0-0.05a.u.）对于溴甲烷分子的键长、能隙及解离势能面的影响.结果表明：外加电场的方向和大小对于分子结构和解离势能面均有显著的影响.随着负向外电场（Br-C键方向）从0增加到0.05a.u.,C-Br键的键长先减小后增大,C-H键的键长逐渐增加,分子能隙E_G逐渐减小,C-Br键的str振动频率逐渐增加而IR振动频率逐渐减小.进一步计算发现：随着正向外电场（C-Br键方向）从0增加到0.03a.u.,溴甲烷分子的势能曲线有所降低,解离势垒逐渐减小.因此,可以通过外电场来控制CH₃Br分子的降解.     

外场调控下硼磷烯量子点的电子结构和光学性质研究

采用紧束缚近似方法对锯齿状六边形硼磷烯量子点在平面电场和垂直磁场调控下的电子结构和光学性质进行了研究. 研究表明,硼磷烯量子点作为直接带隙半导体,在无外加电场和磁场作用时,能隙不随尺寸的改变而变化. 在平面电场调控下,能隙随电场强度的增加逐渐减小直至消失,平面电场方向几乎不会对硼磷烯量子点体系产生影响, 且随量子点尺寸的增大,能隙消失所需电场强度逐渐减小. 在垂直磁场调控下,表现为体态的能级在磁场作用下形成朗道能级,而能隙边缘处的朗道能级近似为一个平带,不随磁通量的改变而变化,态密度主要分布于朗道能级处. 另外,垂直磁场作用下的光吸收主要是由朗道能级之间的跃迁引起的.     

外电场下4-氟苯酚分子的分子结构和解离特性

4-氟苯酚是一种用途广泛的芳香族化合物,同时也是具有毒性的有机污染物之一,对环境和人体都有巨大危害.研究其在外电场作用下的降解机理具有重要意义.本文采用密度泛函方法(DFT)方法和含时密度泛方法(TD-DFT)在B3LYP/6-311G+(2d, 2p)基组水平上,研究了4-氟苯酚分子在不同外加电场(0-0.03 a.u.)下的几何结构、光谱特性、解离特性.结果表明,外加电场对4-氟苯酚分子的结构和性质有较大影响,随着X(C-F键)方向外电场的增加,4-氟苯酚分子C-F键的键长增大、分子体系总能量逐渐减小、偶极矩逐渐增大、能隙逐渐减小. 4-氟苯酚分子红外光谱的最强峰发生红移,紫外吸收光谱吸收峰峰值先增大后减小,峰型变宽,4-氟苯酚分子解离势能逐渐减小,说明4-氟苯酚分子在外电场作用下趋于解离.该研究对4-氟苯酚污染物分子的外电场降解提供参考.     

丙烯醛在外电场中的解离性质

利用密度泛函理论（DFT）计算方法,在6-31G+（d,p）基组上,讨论C₃H₄O气体分子在受到外加电场（-10.28 V·nm^-1~10.28 V·nm^-1）作用时的结构特征和解离特性。计算发现,沿分子共轭单键的方向电场增强时,总能量增大,碳碳双键和碳碳单键的键长减小,碳氧双键键长增大,偶极矩减小;能隙E_G增加,红外吸收峰在不同的频率分别发生红移和蓝移,同时IR强度发生变化。分子解离性能表现为：势能壁垒随着外电场增大而降低,达到25.71 V·nm^-1时势能壁垒几乎消失,解离能随着电场增加而逐渐降低,说明在电场作用下解离难度逐渐减小。研究结果为C₃H₄O气体分子或含有该成分的混合物在外电场下的解离特性研究提供参考。     

基于密度泛函理论的外电场下盐交联聚乙烯分子的结构及其特性

交联聚乙烯是主要的高压电缆绝缘材料.为了研究外电场对盐交联分子结构的影响,本文对Zn原子使用def2-TZVP基组, C, H, O原子使用6-31G(d)基组,运用明尼苏达密度泛函(M06-2X)对交联聚乙烯分子进行优化得到了它的稳定结构.并研究了不同外电场(0—0.020 a.u., 1 a.u.=5.142×10~(11)V/m)作用下盐交联聚乙烯分子结构和能量变化,外电场对前线轨道的能级和成分的影响,原子之间的键级、断键和红光光谱的变化.研究结果表明:随着电场的增大,交联聚乙烯分子从空间网状结构逐渐变成线性结构,总能量降低,但势能增大,偶极矩和极化率升高,交联聚乙烯分子的稳定性随着电场的增大而降低;最高占据轨道能级持续增大,最低空轨道能级从0.011 a.u.电场开始持续降低,能隙持续降低,临界击穿场强为11.16 GV/m;沿电场方向聚乙烯链端表现出亲核反应活性,它的C—C键更容易断裂,形成甲基碳负离子,逆电场方向聚乙烯链端表现出亲电反应活性,它的C—H键更容易断裂形成H正离子;分子红外光谱高频区吸收峰明显红移,低频区吸收峰既有红移又有蓝移.     

基于密度泛函理论的外电场下C_3F_8微观特性的研究

全氟丙烷(C_3F_8)作为一种拥有较低温室效应的SF_6替代气体,被国内外学者广泛研究.为了从分子层面上揭示全氟丙烷在外电场作用下微观特性的变化情况,采用密度泛函理论中的M06-2X方法,在6-31G(d)基组水平上优化得到了C_3F_8的基态稳定构型.分析了不同外电场(0-0.020 a.u.)对C_3F_8分子的结构、Highest Occupied Molecular(HOMO)、Lowest Unoccupied Molecular(LUMO)、能隙、键级的影响,并研究了全氟丙烷分子的激发态能、波长、振子强度.结果表明,在所加电场范围内,随着电场强度的增大,C_3F_8分子最高占据轨道能级逐渐增大,最低空轨道能级逐渐减小,能隙E_G逐渐减小, C_3F_8分子的化学活性增强;C_3F_8分子中的C-C键的Mayer Bond Order (MBO)值随电场强度的增大均出现增大的情况,分子的稳定性降低;C_3F_8分子激发态的激发能总体上呈现出减小的趋势,激发态的波长总体上则呈现出增大的趋势,表明在外电场的作用下,全氟丙烷分子变得越来越容易激发.     

Spectra and dissociation properties of Freon 31 under electric field

Freon 31 is a carcinogenic substance. It is of great significance for studying its degradation under external electric field. The bond length, energy, dipole moment, orbital energy lever distribution, infrared spectra, and dissociation properties of Freon 31 molecule under the external field are investigated using the density functional theory on basis set level of B3LYP/6-311++G(d, p). In addition, the effects of electric field on ultraviolet–visible absorption spectra of the molecule are studied with CIS/6-311G++(d, p) method. The results indicate that spectra and dissociated properties under electric field have changed significantly. As the electric field (0–0.04 atomic units) along negative direction of y-axis increases, the bond length of carbon–chlorine bond gradually increases and tends to break; the bond length of carbon–fluorine bond gradually decreases. The energy gap first increases and then decreases changing with electric field. The infrared spectra and ultraviolet–visible absorption spectra exhibit blue shift or bathochromic shift under electric field. Moreover, the potential energy surface of Freon 31 about Carbon–Chlorine bond is scanned by the same basis set with configuration interaction - single excitation (CIS) method. The result shows the barrier of dissociation gradually decreases with the electric field. When the intensity of electric field is equal to 0.04 atomic units, the barrier has disappeared. In addition, the molecule is induced to fragmentation due to carbon–chlorine bond breaking. The results offer important reference to the degradation of contaminants.     

哈龙1301分子在外电场中的光谱特征和解离特性

哈龙1301(三氟溴甲烷)在太阳光辐射下解离生成破坏臭氧的溴自由基, 严重破坏大气臭氧层, 采用有效的措施对哈龙1301排放前进行降解很有必要。利用密度泛函理论(DFT)在B3LYP/6-311G++(d,p)水平上研究了外电场(0～0.03 a.u.)作用下哈龙1301分子的解离特性和光谱特征, 包括总能量, 键长, 电偶极矩, LUMO-HOMO能隙, 红外光谱以及解离势能面等。计算结果表明,在C—Br键连线Z方向上, 外电场从0逐渐增加到0.03 a.u.时, 分子体系能量逐渐减小, 偶极矩在刚开始表现为减小然后单调增大, HOMO-LUMO能隙E_G呈现单调递减的趋势, C—Br键键长逐渐增大, C—F键键长逐渐减小。外电场对CF₃Br分子不同振动模式的红外光谱影响不同。在外电场作用逐渐增强下, 解离特性表现为: CF₃Br分子的C—Br键方向扫描得到的势能曲线的束缚状态逐渐被消除, 势垒逐渐变小最后消失。计算发现强度为0.03 a.u.的外电场足够使得CF₃Br分子发生C—Br键断裂而降解, 该结果为保护环境而对哈龙进行电场降解提供重要参考依据。     

SiC在辐射场中的物理特性和光谱研究

本文采用密度泛函理论的B3LYP方法,在6-311G++(d,p)基组水平上优化了不同外电场(0-0.04a.u.)下碳化硅分子的基态稳定构型,在此基础上利用同样的方法计算了碳化硅分子的分子结构、偶极矩、总能量、能隙以及红外光谱、拉曼光谱、紫外-可见吸收光谱强度.结果表明,在外电场的作用下,分子结构变化明显,与电场呈现强烈的依赖关系.碳化硅分子键长一直在增大,电偶极矩先减小后增大,分子总能量先增大后减小,能隙E_G先减小后增大再减小再增大,红外光谱吸收峰出现红移现象,拉曼光谱出现蓝移现象.随着外电场的加强,分子紫外可见吸收光谱振子强度出现先增大后减小的反复变化,其波峰也出现蓝移现象.     

Spin reorientation and magnon-phonon hybridization in a ferromagnet

A model is presented for the magnetic excitations and magnon-phonon coupling in a localised moment ferromagnet in which spins can reorientate by application of a magnetic field. The model is suitable for those materials which possess a spin wave gap at zero wave vector and therefore the magnon and acoustic phonon branches can intersect. A magnon-phonon coupling linear in both spin and phonon operators is employed which has proved successful for the ferrous salts. The main effect of the applied field is to modify the spin wave gap, and to introduce a critical value for the coupling constant which enables the system to remain stable as the gap goes to zero. Furthermore the wave vector of the anticrossing point decreases as the spin wave gap increases and therefore the value of the sound velocity determined by high resolution inelastic neutron experiments is dependent on the gap.