初始状态对自组织演化过程的影响

从实验上系统研究了在强电场下处于介质中的大量金属小球从不同初始状态通过自组织演化为分形的过程;用Sandbox方法定量分析了最终形成的稳定树枝状分形的维数。结果表明:不同初始状态形成分形的过程完全不同,但最终的树枝状分形的维数基本相同。分析认为,小球之间的相互作用存在临界作用距离,不同初始状态相邻小球之间的平均间距不同,因而演化过程不同;而维数相同正是系统耗散相同的体现。     

树状分形结构的计算机模拟

运用扩散有限凝聚模型模拟在直角网格、正三角形网格、正六边形网格中的树状分形结构.此外,为消除运动方向所带来的影响,以金属小球在电场中运动来模拟树状分形结构的生成.对不同线电荷密度的模拟结果利用Sandbox方法计算相应的分维数,得到分维数随着线电荷密度的增加而减少的现象符合已有实验的结果.     

均匀核化过程中凝结核分维数研究

运用分子动力学模拟方法,对水蒸汽均匀核化凝结过程进行了研究.采用分形理论分维数统计中的小盒计数法,对二维条件下凝结核的分维数的变化规律进行了统计计算.模拟结果表明,水蒸汽均匀核化过程中所形成的凝结核表面的分维数并非一过程量,凝结核表面分维数并不随凝结核的长大而变化,当凝结核长大到一定程度后,其表面分维数将达到一恒定值.本文对初始温度为500℃,密度分别为100和200 kg/m3的过热水蒸气冷却到20℃的过程进行了模拟,水蒸汽在二维均匀核化过程中所形成的凝结核表面分维数为1.79.     

断裂表面自相似与自仿射复杂分形结构的研究

 按照分形理论研究了具有自相似和自仿射分形结构的复杂表面,并研究了其在Ⅰ型+Ⅱ型和Ⅰ型+Ⅲ型混合载荷下形成的断裂表面的应用。结果指出：分维D与粗糙度指数H之间的关系（D+H=2或D×H=1）只是粗略的近似。用分维D或粗糙度指数H测量断裂表面,在双对数图上得到的是实验曲线而不是直线并不说明没有分形结构,很可能是自相似和自仿射结构的混合。     

分形图形周界和面积的关系

 本文讨论分形图形周界和面积的关系；指出：在现实存在的有限层次自相似结构的近似分形图形中，Mandelbrot的周界-面积分维关系不适用。这可能是一些用此方法测出的分维值随码尺大小变化的根本原因。     

Au在低温PVF衬底上的分形生长

用透射电子显微镜研究了Ａｕ沉积在不同温度的聚乙烯醇缩甲醇衬底上的显微结构。当衬度温度由高到低改变时，Ａｕ膜结构由紧密岛向分形渐变，在２１３－２５３Ｋ时生长的Ａｕ膜具有分形特征，用Ｓａｎｄｂｏｘ方法测量了分维数，Ａｕ膜分维数随生长温度提高及膜厚增加而增大。     

理想的分形模型和实际的嵌套结构

自然界中的分形结构与理想的分形模型不同，它的自相似性只在统计意义上和有限的尺寸范围内成立。材料中，在一个大尺寸范围内的不同度域可以存在不同的分形结构，形成多度域分形。材料的性能与分形结构的上下界限密切相关，因此在研究性能与分形的关系时，首先要找准哪一个分形结构与所研究的性能相关。另外，用Ｍａｎｄｅｌｂｒｏｔ的周界－面积关系来测分维时，因受到一定条件的约束而不太方便，建议用周长－最大直径法来测分维。     

分形理论在碳化材料三维烧蚀热防护计算中的应用

烧蚀过程中的传热传质对烧蚀防护工程具有重要意义,准确的温度评估可以为高超声速飞行器的热防护结构和烧蚀材料的设计提供有效的支持.由于材料烧蚀形成的碳化物是一种典型的多孔介质,其结构具有自相似性,可以用分形理论来描述.在烧蚀计算中引入了分形渗透率张量模型进行计算.针对烧蚀过程中热解气体在碳化层中的扩散方程、温度、材料等参数对烧蚀过程的影响,对不同迂曲度分形维数和不同孔径分形维数材料三维球头进行了数值模拟.计算结果表明:材料的孔径分形维数越小,迂曲度分形维数越大,热防护效果越好.      

完全非弹性蹦球倍周期运动的分形特征

一个落在振动台面上的完全非弹性球的运动是倍周期的.倍周期分岔过程受约化振动加速度的控制,倍周期分岔图由疏密相间的区域构成.在密集区内,倍周期分岔过程敏感地依赖于控制参数,呈现出复杂的几何结构.分析了密集区的分形特性,并计算了各密集区的分维数.结果表明密集区的分维数是依次增大的,逐渐趋于一个约为1.8的常数. 关键词： 蹦球 倍周期分岔 分形 颗粒物质     

硫酸铜电解沉积的分形与电导率研究

用电化学的方法,制备出具有分形结构的金属铜样品,计算了不同电解电压下铜样品的分形维数,并求出其电导率.发现随着电解电压的增大,分形结构的维数趋于增大,而铜样品的电导率减小.     

分形结构对随机取向烟尘团簇粒子光散射特性的影响

利用蒙特卡罗方法对不同分形维数和分形前向因子的随机取向烟尘团簇粒子的分形结构进行了仿真,采用离散偶极子近似（DDA）方法对随机取向烟尘团簇粒子的缪勒矩阵元进行了数值计算,并与球形粒子模型进行了比较,深入探讨了烟尘团簇粒子的分形维数和分形前因子对其散射特性的影响。研究表明,等效球形粒子的光散射特性与随机取向烟尘团簇粒子的光散射特性存在很大差别,并且此差别随着团簇粒子的分形维数以及分形前向因子的增大而减小;分形维数对表征团簇粒子散射特性的缪勒矩阵元的影响在一定散射角范围内均比较明显,分形前向因子对团簇粒子的缪勒矩阵元角分布的影响与分形维数的影响类似,不过其影响相对分形维数较弱。     

一个自组织过程的演示实验及其在大学物理教学中的作用

实现了置于强电场下介质中的金属小球在一定条件下自组织演化过程,观察了实验中金属小球的各种运动行为.分析认为,系统自发地从无序向有序状态演化是由于此开放系统从外界取得的负熵流的绝对值大于系统内部的熵增加,系统的总熵减小所致.最后说明了此演示实验不仅可以使学生观察到有趣的电学现象,而且有助于使学生对热学有一个相对完整的认识...     

金属互连电迁移噪声的分形特征

为了研究金属互连电迁移失效机理并寻找新的电迁移表征参量，应用分形理论，通过电子扩散轨迹分形维数，将电迁移噪声时间序列分形维数与晶粒间界分形维数相联系，确定了噪声时间序列分形维数在电迁移演变中的变化趋势.研究结果表明，在金属互连电迁移前期，晶粒间界形貌越来越复杂，致使噪声时间序列的分形维数逐渐增大；成核后，由于空位凝聚成空洞，晶粒间界形貌变得较成核前规则，致使噪声时间序列的分形维数减小；成核时刻是其折点.实验结果证明理论分析的正确性，噪声时间序列的分形维数可望作为金属互连电迁演变的表征参量.     

近地层大气光学湍流的分形和间歇性特征分析

利用光纤湍流测量系统获得了合肥西郊科学岛上气象观测场内下垫面平坦的水面上方0.48m、草地上方1.8m和23m高处的大气折射率起伏的观测数据,采用R/S分析法计算了近地层大气光学湍流的赫斯特指数和分形维数,统计分析了分形维数的日变化特征及概率分布特征。结果表明:对于一天的不同时段,分形维数在一定范围内动态变化,且中午时段相对稳定;在三种下垫面条件下,全天分形维数的值大多在1.3~1.4之间,其最可几概率位于1.35处,从均值来看,草地上方1.8m的分形维数最大,水面上方0.48m次之,草地上方23m处最小。最后,初步探讨了近地层大气光学湍流分形维数、间歇性指数和湍流发展程度的相关性。     

三角格点基底上磁性分形团簇形貌演化规律

在扩散限制凝聚模型基础上引入粒子的自旋自由度,将磁耦合系数扩展为随自旋间距离幂次变化的非常数项J/r^a,采用Monte Carlo方法研究在二维三角格点基底上具有幂次相互作用的磁性团簇形貌及其分形维数D_f的演化规律.模拟结果表明,对于较大的幂指数α值,即α≥5时,团簇形貌随耦合参数J的变化较小,其分形维数D_f在1.50~1.70之间;随着α值的减小,团簇形貌随参数J有一明显的演化过程,在模拟范围内,分形维数D_f在1.20~1.90之间.     

一种基于分形维数聚类的分形图像编码方法

对分形维数进行了探讨 ,提出了用分形维数对domainblocks进行聚类 ,从而达到了快速搜索编码的目的。实验结果表明 :与经典分形方法相比 ,在图像保真度基本接近的前提下 ,编码速度提高了 80倍左右     

Collision Statistics of Driven Polydisperse Granular Gases

We present a dynamical model of two-dimensional polydisperse granular gases with fractal size distribution, in which the disks are subject to inelastic mutual collisions and driven by standard white noise. The inhomogeneity of the disk size distribution can be measured by a fractal dimension df. By Monte Carlo simulations, we have mainly investigated the effect of the inhomogeneity on the statistical properties of the system in the same inelasticity case. Some novel results are found that the average energy of the system decays exponentially with a tendency to achieve a stable asymptotic value, and the system finally reaches a nonequilibrium steady state after a long evolution time. Furthermore, the inhomogeneity has great influence on the steady-state statistical properties. With the increase of the fractal dimension df, the distributions of path lengths and free times between collisions deviate more obviously from expected theoretical forms for elastic spheres and have an overpopulation of short distances and time bins. The collision rate increases with df, but it is independent of time. Meanwhile, the velocity distribution deviates more strongly from the Gaussian one, but does not demonstrate any apparent universal behavior.     

FRACTAL PATTERN GROWTH OF METAL ATOM CLUSTERS IN ION IMPLANTED POLYMERS

The fractal and multi-fractal patterns of metal atoms are observed in the surface layer and cross section of a metal ion implanted polymer using TEM and SEM for the first time. The surface structure in the metal ion implanted polyethylene terephthalane (PET) is the random fractal. Certain average quantities of the random geometric patterns contain self-similarity. Some growth origins appeared in the fractal pattern which has a dimension of 1.67. The network structure of the fractal patterns is formed in cross section, having a fractal dimension of 1.87. So it can be seen that the fractal pattern is three-dimensional space fractal. We also find the collision cascade fractal in the cross section of implanted nylon, which is similar to the collision cascade pattern in transverse view calculated by the TRIM computer program. Finally, the mechanism for the formation and growth of the fractal patterns during ion implantation is discussed.