水下复合层吸声结构中反向声能与振动能量传输的研究

本文对文献[1，2]所讨论的水下复合层吸声结构中能量的反向传输送行了研究．利用多层结构的传递矩阵求逆．导出声能和振动能的反向传输关系，给出传递损失．数值计算分析了结构的各层参数变化对能量传递损失的影响．     

平面声波由空气经加肋板向水中传输的数值计算研究

采用有限元法和边界元法计算研究了平面声波由空气经加肋板向水中的声传输。数值计算表明：板的刚度对声传输的影响只有在板的刚度较大时才是重要的，当板的刚度较小时，空气和水之间的声阻抗失配对声传输起支配作用；板厚或肋骨惯性矩的变化会引起结构传声损失曲线上隔声低谷位置的变化；增大板厚或肋骨惯性矩可增大结构的传声损失，特别是当激励频率低于结构基频时，可通过增大板厚或肋骨惯性矩来增大结构刚度进而明显增大结构的传声损失。     

基于谷拓扑边界波导实现可重构嵌套式光子环路

构建了一种多层嵌套的谷拓扑光子回路结构，直接通过倏逝场的耦合实现回路间的能量传递。每个回路都有自己的共振频率，通过对光源频率和位置的调节，可以选择性地激发单层或多层回路的共振模式，进而实现对光波传输路径的调控。与同类型的研究结果相比，所设计结构没有采用引入缺陷形成谐振腔的方法，而是保留了谷光子晶体结构的完整性，具有共振和波导传输的双重特征，从而增加了传输信道的密度。研究结果在可重构光子传输波导领域具有较大的应用价值。     

单点侧向泵浦掺Yb3＋双包层光纤激光器理论研究

 从速率方程出发，建立了单点侧向泵浦掺Yb³⁺双包层光纤激光器的理论模型并进行了数值分析，得到了泵浦光方向分别为正向、反向、双向时,光纤内泵浦光和激光功率的分布特性及输出功率与泵浦点位置的变化关系。结果表明，相对于泵浦光正向或反向传输，当泵浦光双向传输时，光纤中的激光功率分布和输出激光功率受泵浦点的位置影响较小，对于侧向泵浦的双包层光纤激光器是较好的选择。     

基于平面声源的三层有源隔声结构物理机制研究

次级源为平面声源的三层有源隔声结构,深入理解有源隔声的物理机理有助于挖掘降噪潜力及实现系统优化设计。首先对三层有源隔声结构建模并求解系统的振动响应。然后,对控制前三层结构中声能量的传输规律进行深入分析。最后,在辐射板声功率最小条件下,通过分析控制前后声能量传输特性的变化阐述了隔声的物理机理。结果表明,声能量在三层结构中传输形成四个等效的传输通道,中间板与两腔的作用类似带通滤波器,不同的传输通道具有相似的带通特性。有源隔声机理在于,通过控制抑制了通带内的能量传输,显著提高了三层结构整体的隔声性能,从而有效阻止了声波的向后传播。      

反向开关晶体管结构优化与特性测试

对半导体脉冲功率开关反向开关晶体管 (RSD)的结构进行了优化,在RSD中引入缓冲层,建立器件数值模型并作仿真分析,结果表明:缓冲层结构起到了截止电场的作用,使得器件基区得以减薄,较传统结构RSD阻断电压升高而开通电压降低。针对RSD的特殊工作方式,提出了RSD开通电压、关断时间等关键参数的测试方案并进行了实验测量。进行了RSD大电流开通试验,直径7.6 cm的堆体在12 kV主电压下成功通过峰值电流173 kA,传输电荷32 C。     

基于2S2G棱镜的新型反向表面等离子共振生物传感器

提出了一种基于反向表面等离子体共振原理,由Ge_(20)Ga_5Sb_(10)S_(65)-钯-石墨烯分子-生物分子四层结构构成的新型生物传感器。当生物分子之间发生相互作用时,引起生物分子层折射率的变化,从而导致反向表面等离子体共振角的偏移。在此基础上,根据传输矩阵法推导了传感器的输出光谱,重点讨论了本文提出的传感器与传统传感器相比,在灵敏度、分辨率、动态检测范围以及检测信号信噪比方面取得的进展。另外,通过对比研究,深入分析了辅助介质层石墨烯厚度对传感器性能的影响。最后,利用近红外光作为提出的传感器的入射光,分析了在近红外区域传感器性能的改善。研究结果表明:单层石墨烯分子使传感器性能达到最佳;反向表面等离子共振峰强度约为入射光强的80%~90%,使传感器的输出信号具有较大的信噪比;在可见光区域,当入射光波长为632.8nm时,提出的反向表面等离子共振生物传感器的分辨率是基于SiO_2棱镜耦合反向表面等离子共振生物传感器的1.9倍,是传统表面等离子共振生物传感器的3.5倍,提出的传感器的动态检测范围约是现有传感器的2倍;利用Ge_(20)Ga_5Sb_(10)S_(65)棱镜可使反向表面等离子共振生物传感器检测光波长由可见光区域扩展到近红外区域,当入射光为1 000nm时,传感器的分辨率是可见光区域的3~4倍。该研究对基于反向表面等离子体共振原理生物传感器的实现与发展具有重要意义。     

三层平板结构声能流计算及传输规律

为了理解多层有源隔声结构的物理机理,同时优化被动隔声结构,需深入分析三层结构中声能量的传输规律。首先对三层板腔结构建模并求解系统的振动响应,然后用数值方法求解平板向封闭空间辐射声的声传输阻抗,并计算各层结构的辐射声功率。最后,通过分析各子系统所占的能量及各层结构四类模态组辐射声功率的变化获得声能量的传输规律。结果表明,按模态类型的不同,能量传输可等效认为存在四个传输通道,各通道的能量传输具有相似的带通特性,其成因在于不同的平板与空腔模态对的耦合强弱不同。      

复材结构刚度与隔声量的计算及参数优化

论文旨在满足结构刚度指标的前提下最大程度地提高复合材料(以下简称“复材”)结构的隔声性能。首先针对复材结构进行刚度分析，在铺层数和铺层比例不变的前提下，分析不同铺层构型对结构刚度的影响。然后利用统计能量分析法，确定铺层角度对结构隔声性能的影响，并与试验结果进行对比验证模型的有效性。最后以铺设在复材壁板上的隔音棉厚度和密度为两个优化参数，分析不同厚度和密度的隔音棉的插入损失，并进行参数最优化分析，寻找最佳组合方式。得出结论：不同铺设角度顺序对复材整体结构的弯曲刚度和吻合效应频率有影响，在相同尺寸和边界条件下，构型1屈曲稳定性承载能力较强，隔声效果最好，铺层方式最优；隔音棉密度对插入损失影响较小，而隔音棉厚度对插入损失影响较大。论文选取的隔音棉密度和厚度已经使壁板、隔音棉及内饰板的组合结构隔声量达到了收敛状态，是最优化的组合设计。     

基于全息聚焦机理空间光孤子的相互作用势函数

利用变分法讨论了反向传输的基于全息聚焦机理空间光孤子的相互作用,导出了相干和非相 干相互作用的势函数.当孤子间的相对相位不随传输距离变化或相对相位对传输距离的偏导 数与孤子间距无关时,相干和非相干相互作用势函数都与孤子间的相对相位无关,出现孤子间 反常相互作用,这正好是近期文献的结果. 关键词： 空间光孤子 相互作用 变分原理     

可激发气体振动弛豫时间的两频点声测量重建算法

振动弛豫时间是可激发气体分子内外自由度能量转移速率的宏观体现,它决定了声吸收谱峰值点对应的弛豫频率.本文给出了等温、绝热定压和绝热定容三种不同热力学过程下振动弛豫时间的相互关系;基于Petculescu和Lueptow[2005 Phys.Rev.Lett.94 238301]的弛豫过程合成算法,推导了单一压强下两频点声测量值的弛豫时间重建算法.该算法可应用于等温、绝热定压、绝热定容弛豫时间和弛豫频率的重建测量,并避免了弛豫时间传统声测量方法需要不断改变气体腔体压强的问题.仿真结果表明,对于室温下CO_2,CH_4,Cl_2,N_2和O_2组成的多种气体,重建的弛豫时间和弛豫频率与实验数据相符.     

采用溶胶凝胶协同自组装方法制备SiO2反蛋白石结构薄膜及其光学性质研究

研究了溶胶凝胶协同自组装制备大面积高质量SiO₂反蛋白石结构薄膜的方法. 向单分散的聚苯乙烯(PS)胶体溶液中添加SiO₂前驱物溶液,用垂直自组装法一步得到微球空隙中均匀填充有凝胶的 复合PS胶体晶体薄膜,在空气中烧结去除PS后得到SiO₂反蛋白石结构薄膜.通过对添加前驱物溶液比例、 自组装温度以及烧结温度等参数的研究,用不同粒径的PS微球制备了不同孔径的高质量SiO₂反蛋白石结构薄膜. 用扫描电子显微镜和X射线能量色散谱仪对制备得到的薄膜样品进行显微形貌和成分表征,并测试了其透射光谱. 结果表明:溶胶凝胶协同自组装法制备的SiO₂反蛋白石结构薄膜大面积高度有序,孔径可以控制且选择范围宽; 薄膜的透射光谱带隙明显,带隙中心波长与理论计算结果相符.     

复合材料机身结构声学特性及影响参数分析

针对复合材料(以下简称"复材")结构进行声振分析,通过无限大障板理论和波动方程,分析复材平板和曲板结构的传声损失,并利用统计能量法分析壁板的隔声性能,与文献中的实验结果进行对比,验证建模的有效性。然后将复合材料机身结构等效成一个复材圆柱壳体结构,分析不同参数,包括压差、曲率半径、长度、铺层角度、纤维材料、加筋等对结构隔声性能的影响。最后与金属机身结构进行隔声性能对比,发现:在环频率与吻合效应频率之间,金属机身结构的传声损失明显大于复材机身结构,而在吻合效应频率以上频段,由于复材结构的吻合效应频率向低频移动,其传声损失好于金属机身结构。     

Theoretical study of the surface structure and vibrations of solid argon

The influence of zero-point oscillations on the equilibrium structures and the vibrational modes for the (001), (110) and (111) surfaces of solid Ar is investigated at zero temperature. The surface structures are determined by minimizing the total energy, the static lattice energy plus zero-point energy, where the zero-point energy is evaluated from Einstein frequencies. It is found that the interlayer distances near the surface are larger than the values for bulk argon and are also larger than the distances predicted by minimizing only the static lattice energy. Based upon the surface structures determined by each of these two different minimization schemes, the phonon dispersion curves have been calculated for 21 layer slabs. The qualitative features of the dispersion curves in each case are very similar but there is a significant overall reduction in the frequencies calculated using the structures determined by minimizing the total energy, including the zero-point contribution. The rms vibrational amplitudes of atoms near the surface are calculated from the Einstein frequencies and their values relative to the bulk amplitude are the same as those evaluated by Allen and De Wette [Phys. Rev. 179 (1969) 873] from the lattice dynamics of slabs.     

Vibrational wave analysis of infinite damaged beams using structure-borne power flow

In the view of structure-borne sound, vibrational wave analysis of infinite beam structures with a transverse open damage by means of vibrational power flow is investigated. In this paper, the damage is modeled as a joint of a local spring with a constant value that is deduced from the relationship between the strain energy and stress intensity factor in fracture mechanics, then the input power flow and transmitted power flow of perfect and dmaged beams are computed. The results show that the vibrational power flow of damaged beam is highly relative to the degree and location of damage.     

Polar- and azimuth-angle-dependent rotational and vibrational excitation of desorbing product CO2 in CO oxidation on palladium surfaces

Clear polar and azimuth angle dependencies were found in rotational and vibrational energies of product CO2 in CO oxidation on Pd surfaces. On Pd(110)-(1x1), with increases in polar angle, both energies decreased in the [001] direction but remained constant in [110]. On the Pd(110) with missing rows, both energies increased in [001] but decreased in [110], indicating that the transition state changes with the geometry of the substrate. On Pd(111), the rotational energy greatly increased, but the vibrational energy decreased. Such angular dependence of internal energy provides new dimensions in surface reaction dynamics.     

Sound transmission loss of foam-filled honeycomb sandwich panels using statistical energy analysis and theoretical and measured dynamic properties

Comparisons between the experimental and predicted sound transmission loss values obtained from statistical energy analysis are presented for two foam-filled honeycomb sandwich panels. Statistical energy analysis (SEA) is a modeling procedure which uses energy flow relationships for the theoretical estimation of the sound transmission through structures in resonant motion. The accuracy of the prediction of the sound transmission loss using SEA greatly depends on accurate estimates of: (1) the modal density, (2) the internal loss factor, and (3) the coupling loss factor parameters of the structures. A theoretical expression for the modal density of sandwich panels is developed from a sixth-order governing equation. Measured modal density estimates of the two foam-filled honeycomb sandwich panels are obtained by using a three-channel spectral method with a spectral mass correction to allow for the mass loading of the impedance head. The effect of mass loading of the accelerometer is corrected in the estimations of both the total loss factor and radiation loss factor of the sandwich panels.     

光激发下分子纳米结中电荷输运的振动效应研究

在纳米金属电极和分子组成的分子纳米结中,应用分子振动的简正坐标在弱耦合近似下研究了在光激发作用下电荷的输运过程,并从电离能的角度分析了顺序电荷转移的机理,研究了在光激发条件下分子纳米结的电流-电压特性. 发现分子的振动效应是Franck-Condon阻滞在光激发作用下消失的关键因素,进而在理论上分析了分子的电离能在电荷输运中的作用,同时分析了IVR效应对光激发下分子纳米结中电荷输运的影响. 关键词： Franck-Condon阻滞 振动效应 电流-电压特性