分形多孔介质的粒子扩散特点(Ⅰ)

本文讨论了粒子在分形结构中的扩散,随机Sierpinski地毯上的扩散模拟表明:分形结构中的扩散已不再满足 Fick扩散定律。扩散速度较欧氏空间减慢了,即“扩散慢化”效应。而且可以看到由于结构的自相似特征,扩散过程也表 现出某种自相似性(标度性),分形结构和欧氏空间中的扩散特点是有本质的差异的。     

a—Ge／Au双层膜分形过程的计算机模拟

从实验观察结果出发,提出与传统扩散控制聚集(DLA)模型不同的分形生长模型,用Monte-Carlo方法模拟了具有不同界面结构的a-Ge/Au双层膜在晶化过程的分形行为,得到了和实验结果相符合的分形结构。结果表明:在a-Ge/Au双层膜的退火过程中,由非晶晶化潜热形成的局域温度场在分形过程中起主要作用;密集分枝结构的出现是由粒子扩散的局域性引起的;模拟结果还表明DLA形态的分形结构也可以在粒子扩散距离相对短的条件下获得。     

分形凝聚粒子的光散射特性研究

粒子的形状和凝聚对光散射特性有着很大的影响.基于分形生长的受限扩散(DLA)模型,模拟了凝聚粒子的三维空间分形结构,并采用回转半径法计算了凝聚粒子的分形维数.利用离散偶极子近似(DDA)方法研究了纳米石墨凝聚粒子的光散射特性,对于原始粒子数不同的凝聚粒子及分形结构不同的凝聚粒子,数值计算了散射强度和偏振度随散射角的分布...     

a-Ge/Au双层膜分形过程的计算机模拟

从实验观察结果出发,提出与传统扩散控制聚集(DLA)模型不同的分形生长模型,用Monte-Carlo方法模拟了具有不同界面结构的a-Ge/Au双层膜在晶化过程的分形行为,得到了和实验结果相符合的分形结构。结果表明:在a-Ge/Au双层膜的退火过程中,由非晶晶化潜热形成的局域温度场在分形过程中起主要作用;密集分枝结构的出现是由粒子扩散的局域性引起的;模拟结果还表明DLA形态的分形结构也可以在粒子扩散距离相对短的条件下获得。 关键词：     

煤烟聚集粒子的光散射特性研究(英文)

基于分形理论,用计算机模拟了由球形基本粒子构成的煤烟聚集粒子。利用离散偶极子近似方法(Discrete Dipole Approximation)研究了煤烟聚集粒子的散射特性,讨论了分形煤烟聚集粒子的散射强度随煤烟聚集粒子的分形结构、大小、相对折射率及入射波波长变化情况。     

有限步扩散反应置限分形聚集

综合考虑扩散粒子浓度n、粒子扩散限制范围Δ、扩散粒子与种粒子或团簇相遇时，反应概率P及粒子扩散步数W的影响，提出了有限步扩散反应置限聚集的分形生长模型，模拟得到一系列典型的聚集生长图形，计算了相应的分形维数.结果表明，在粒子浓度n较小时，呈离散团簇状生长；而在粒子浓度较大时，则随反应概率P或粒子扩散步数W的增大，从离散团簇状生长转变为连续枝叉状生长. 关键词：     

反常输运现象中的分数阶扩散方程

 根据连续性方程,可以得到分形上的标准扩散方程。然而这个标准扩散方程并不能真正描述分形介质中的反常扩散,其根源在于分形介质中的扩散具有记忆效应,为了得到更普遍的扩散方程,通过讨论早期提出的扩散方程的缺陷,可以得到分数阶扩散方程,并且更具有普遍性。     

激光在随机分布烟尘团簇粒子中的衰减特性

基于分形理论,采用团簇—团簇凝聚模型对随机分布烟尘团簇粒子的分形结构进行了模拟.利用离散偶极子近似方法研究了不同类型的随机分布烟尘团簇粒子的单次散射特性.利用蒙特卡罗方法研究了激光信号在随机分布烟尘团簇粒子中的传输衰减特性.讨论了入射角、激光波长、烟尘粒子数密度以及组成单个烟尘团簇粒子的原始微粒粒径和数目等参量对激光衰减特性的影响.研究结果对激光在复杂随机介质中的传输衰减特性分析提供了理论依据.     

激光在随机分布烟尘团簇粒子中的衰减特性

基于分形理论,采用团簇—团簇凝聚模型对随机分布烟尘团簇粒子的分形结构进行了模拟.利用离散偶极子近似方法研究了不同类型的随机分布烟尘团簇粒子的单次散射特性.利用蒙特卡罗方法研究了激光信号在随机分布烟尘团簇粒子中的传输衰减特性.讨论了入射角、激光波长、烟尘粒子数密度以及组成单个烟尘团簇粒子的原始微粒粒径和数目等参量对激光衰减特性的影响.研究结果对激光在复杂随机介质中的传输衰减特性分析提供了理论依据.     

多标度分形上的输运方程

 利用质量守恒定律,得到在三维情况下多标度无序分形介质中的一般输运方程,并在讨论布朗运动和分数布朗运动以及在分形介质上的标准扩散方程的基础上,得到多标度无序分形介质中的分数阶输运方程。     

RIKEN介观器件腔中粒子输运过程的混沌性质及分形自相似结构研究

研究了粒子在RIKEN介观器件中的输运性质, RIKEN器件的理论模型是二维Sinai台球的一种, 是研究粒子逃逸曲线混沌性质和分形规律的理想模型之一. 采用逃逸曲线定性比较和分形维数定量计算两种方法, 得到了开口宽度、腔长、拐角位置、圆弧半径等器件参数对逃逸曲线混沌区域分布的影响规律. 结果发现逃逸曲线中存在分形自相似结构, 揭示了粒子在RIKEN介观器件腔中输运过程存在的混沌性质, 并首次运用"眼式结构"分析和相似比比较等方法对分形自相似结构进行了验证. 关键词： 介观器件 混沌性质 分形自相似 分形维数     

分形烟尘簇团粒子的消光特性研究

根据物质的电结构,将烟尘簇团粒子离散为一系列的偶极子,利用离散偶极子近似方法,获得了不同波长电磁波入射情况下分形烟尘簇团粒子不对称因子、吸收和散射效率因子的值.结合偶极子在电磁场中的力学性质,分析了烟尘簇团粒子在外加电磁场中所受的力和力矩,给出三种分形结构烟尘簇团粒子的电磁辐射压力及电磁辐射力矩效率因子随入射波波长变化的数值结果,分析了烟尘粒子对电磁能量吸收的宏观表现和微观机理.结果显示:入射波长、烟尘簇团粒子的分形维数及所含原始微粒数目都将影响烟尘粒子的消光特性.     

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。     

随机分布烟尘团簇粒子辐射特性研究

基于分形理论,采用蒙特卡罗方法对随机分布的烟尘团簇粒子结构进行了仿真模拟,利用离散偶极子近似(discrete dipole approximation, DDA)方法研究了随机分布的烟尘团簇粒子的辐射特性,分析讨论了分形维数、原始微粒粒径和数量以及复折射率对随机分布烟尘团簇粒子辐射特性的影响.研究表明,在给定分形维数的情况下,烟尘团簇粒子的辐射特性取决于原始微粒粒径、数量及复折射率;原始微粒较小的团簇粒子,当分形维数较小时,吸收截面变化不明显,但当分形维数大于2时,吸收截面骤然增大,然而,对于具有比较大的原始微粒粒径、数量及复折射率的烟尘团簇粒子,吸收截面随着分形维数的增大而单调递减;随着分形维数的增大,团簇粒子的散射截面、消光截面及单次散射反照率均单调递增;从整体上来讲,团簇粒子的辐射特性与等效球形粒子的辐射特性存在着比较大的差别,并且这种差别随着分形维数的增大而减小.该工作对研究气溶胶粒子的辐射及气候效应具有重要的科学价值. 关键词： 烟尘团簇粒子 辐射特性 离散偶极子近似方法     

多孔介质通道的分形随机行走描述

多孔介质中的输运过程,如导热、渗流过程,关注的是热量从高温壁面穿过介质到达低温壁面、流体从多孔介质的边界沿孔隙流到另外一端的过程。此类现象可归结为载流子在多孔介质通道(基质或孔隙)中沿外部势差方向的运动过程。多孔介质通道具有分形特征,可以采用分形维数来描述其通道的通透性。本文基于现象的相似性特征,提出并发展了粒子在多孔介质中的方向随机行走模型,用粒子在基质中的方向随机行走过程来模拟真实的热流传输过程;根据分形统计规律得到粒子方向随机行走分形谱维数,并用其描述基质结构的连通性和方向性。研究结果表明,在孔隙率相同情况下,粒子在基质中的方向随机行走分形谱维数与有效导热系数大小有相同的变化趋势。     

分形——它的应用与进展讲座：第三讲 在分形上的反常输运

一、“蚂蚁在迷宫中” 输运(包括扩散、电导、摩擦……)理论是物理、化学、生物等学科中非常关注的课题.非平衡态统计力学给出了一些理论方法,一般称为经典输运理论.这里要讨论的是在无序系统或分形上的输运规律,这些规律与经典理论有很大的区别,它们会带来许多反常的行为[1,2].例如,流体在裂缝或多孔介质中的反常扩散,在玻璃体及大分子中的反常弛豫以及在逾渗集团上的电导等.德然纳曾形象地把这类问题称为“蚂蚁在迷宫中”.为了方便起见,先讨论在分形上的扩散.对于分形我们可以选用有规分形,如谢尔宾斯基镂垫(Sierpinski gasket)、海绵(sp…     

非均质基底表面上团簇生长的Monte Carlo模拟

Monte Carlo方法模拟了在非均质基底表面上团簇的生长过程.非均质基底由规则分布的A，B两类不同性质的物质(不同材料、不同温度等)组成.沉积粒子的初动能为E₀，在不同相基底上单位长度扩散的能耗为E_A,E_B，粒子从A经过相界扩散到B的能耗为E_AB.模拟中粒子的初动能E₀.远大于E_A,E_B，粒子从B过相界到A能耗E_BA取为0.结果表明，沉积在此类基底表面的粒子凝聚成具有分形结构的团簇.当E_AB远大于E_A,E_B时，团簇的数目、团簇的回旋半径、团簇的分形维数均随E₀/E_AB呈周期性变化. 关键词： 分形团簇 非均质基底 Monte Carlo模拟 周期性     

纳米流体的聚集结构和导热系数模拟

本文根据布朗运动理论模拟纳米粒子在流体中的聚集过程，运用分形理论描述纳米粒子团的结构．考虑纳米粒子的运动传热，建立纳米流体的导热系数模型，理论预测值与实验结果显现了良好的一致性。     

毫米波二阶分形频率选择表面寄生谐振的抑制

二阶分形频率选择表面具有良好的双频特性, 是实现准光学选频网络小型化的理想选择. 但是由于其自相似迭代结构的复杂性, 导致其长期受到寄生谐振的影响, 为了提高二阶分形结构在工程应用中的可靠性, 本文建立了二阶方环分形周期单元的等效电路并分析了寄生谐振产生时的场分布情况, 研究了寄生谐振的形成机理; 进而通过单元间去耦合操作, 并引入基于离散粒子群算法的多参数优化过程, 克服了这一问题. 仿真和实验结果表明: 在保证双频工作特性、对于入射角和极化稳定的前提下, 通过去耦合和粒子群算法实现的频率选择表面实测对寄生谐振的抑制可达13dB, 且避免了新的寄生谐振的产生. 关于寄生谐振抑制的研究, 为增强二阶分形阵列结构的可靠性提供了新的思路. 关键词： 二阶分形 频率选择表面 寄生谐振 离散粒子群算法     

高能非线性现象研究的新进展

经典色动力学有混沌解,但是量子混沌是一个困难的理论问题,因而高能物理中的非线性目前还只能用唯象方法进行研究.80年代末,实验观察到多粒子未态相空间中有局域大起伏,激发了对高能非线性现象——间歇与分形研究的热潮.实验发现,一维阶乘矩有饱和现象,这被解释为高维间歇投影到低维的结果;但是,三维阶乘矩也并没有严格的反常标度性.这一困难在一段时间里曾使得间歇(分形)的研究陷于停顿.以后发现,其原因在于高能多粒子未态相空问高度各向异性,因而相应的分形是自仿射分形.只有对相空间进行正确的各向异性分割,才能观察到反常标度性.这一预言已在NA22和NA27的实验数据中得到证实,成功地观察到了反常标度性,从而使高能非线性的研究取得突破性进展.本文介绍这一进展,并作一些讨论.