利用简单透镜组实现近轴光学隐身

利用简单透镜组实现近轴光学隐身的原理和方法,以4枚凸透镜完成了近轴光学隐身实验,并用计算机模拟了实验的光路图.讨论了选择不同焦距透镜组的优劣及透镜口径对实验的影响.该实验装置简单,可与透镜几何参量的测量实验相结合作为基础物理实验开设为面上教学实验.     

量子纠缠实验中SPDC光谱分布的计算分析与实验研究

理论分析了量子纠缠教学实验中用于纠缠光子对产生的Ⅱ类自发参量下转换(SPDC)光场的光谱分布特征,通过数值模拟给出403nm连续激光光源通过BBO晶体产生的Ⅱ类SPDC光场信号光分布曲线.据此设计了SPDC过程产生的806nm光子分布测量实验,实验结果与模拟结果一致.     

蛙人回波建模与实验研究

选用蛙人回波的简化模型,结合实验获得各主要因素对蛙人目标强度贡献的量值。分别选用简化的胸腔、躯干、大腿骨等人体器官和开式呼吸气泡群、干式潜水服、呼吸气瓶等的声散射模型。通过码头实验测量了蛙人的目标强度,频率为75kHz。在所有影响蛙人目标强度的因素中,开式呼吸气泡群对目标总强度贡献最大,其目标强度大于-16.9dB;其次是干式潜水服,约-17dB;再次是开式呼吸气瓶,约为-24dB;蛙人身体目标强度约-27.2dB;另外实验测量了肺部组织的目标强度,约-25.9dB,频率125kHz。理论模型和实验均表明,开式呼吸气泡群和潜水装备对蛙人回波的贡献远大于蛙人身体。     

基于Mathematica数学软件的玻尔共振实验综合研究

对单自由度线性机械振动的研究常采用玻尔共振仪进行测量与分析,但结合该仪器进行受迫振动过程模拟仿真的研究还较少.本论文采用Mathematica数学软件编写相关仿真程序,对玻尔共振仪受迫振动的幅频特性、相频特性进行数值模拟与解析模拟,并将模拟结果与实验结果进行精度分析,从而对数值模拟和解析模拟两种仿真算法进行优劣分析.此外还使用Mathematica数学软件突破玻尔共振仪的现有实验条件功能局限,通过建立整个振动动力学过程的相图、频谱曲线等,从而可以更为深入地研究机械振动规律,拓展Mathematica数学软件在实验分析中的应用范围.     

BEPCⅡ电子枪系统测试与运行

2004年7月BEPCⅡ新电子枪系统在测试台进行了测试, 同年11月投入BEPCⅡ直线加速器运行. 描述了新电子枪系统的测试与运行状态. 电子枪设计电流10A, 脉宽1ns,重复频率50Hz, 脉冲高压200kV, 提供单脉冲和双脉冲运行模式. 通过实验获取了一些重要的关系曲线, 同时进行了初步的双脉冲测试. 流强及发射度测量等测试结果表明设计阶段的计算机模拟数据与实际情况基本相符. 从电子枪实际运行状况来看, 其设计与制造是成功的.     

大面积阻性板探测器的研制

介绍了使用自制的材料制作的大面积阻性板探测器模型的结构和利用宇宙射线测量的效率曲线、单计数率曲线、暗电流曲线、多重计数和信号幅度随高压的变化曲线.结果表明,该RPC效率接近98%,单计数率和暗电流都好于国外的同类探测器,完全可以满足通常实验的要求.     

基于P-N结的太阳能电池伏安特性的分析与模拟

通过分析实际P-N结与理想模型之间的差别,建立了P-N结二极管及太阳能电池的数学模型;利用Matlab中的系统仿真模块库建立仿真模型,设置参量,求解模型方程并绘制了图形.对太阳能电池在一定光照下旁路电阻及串联电阻取不同数值时对其开路电压、短路电流及填充因子的影响做了模拟,并与实际测得的硅太阳能电池伏安特性进行了比较.模型分析与实验测量的结果表明等效的旁路电阻和串联电阻分别影响电池的开路电压和短路电流.仿真结果与实验测量结果一致.     

基于P-N结的太阳能电池伏安特性的分析与模拟

通过分析实际P-N结与理想模型之间的差别,建立了P-N结二极管及太阳能电池的数学模型;利用Matlab中的系统仿真模块库建立仿真模型,设置参量,求解模型方程并绘制了图形.对太阳能电池在一定光照下旁路电阻及串联电阻取不同数值时对其开路电压、短路电流及填充因子的影响做了模拟,并与实际测得的硅太阳能电池伏安特性进行了比较.模型分析与实验测量的结果表明:等效的旁路电阻和串联电阻分别影响电池的开路电压和短路电流.仿真结果与实验测量结果一致.     

周长-面积关系及分形维数的计算机模拟

 本文利用分形理论中周长-面积关系的基本概念，对初始形状为三角形的不同大小的Koch曲线围成的岛，模拟了不同条件下，测量D值的变化规律，并进一步指出应用这一关系所应满足的条件及实际测量中有限层次的影响，探讨了所需条件在实际应用中的物理意义。     

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建立了聚变灰尘实验装置STARDUST相应的数值计算模型,用数值模拟对失真空事故(LOVA)实验物理过程进行了重现。模拟计算了该实验装置在不同位置处的破口产生LOVA后的速度场发展过程。给出腔室内关键位置速度变化曲线,并与实验所测量到的相应点的速度变化曲线进行了比较。结果表明应用计算流体力学所进行的数值模拟计算达到了对实验重现的目的,其中RNG k-ε湍流模型能够对发生失真空事故下的气体流动状态进行较好的模拟,而且可以较好地预测失真空事故的风险。     

金融市场中经纪人相互竞争和适应性行为的物理模型

金融物理中的争当少数者博奕模型,是一个用来模拟金融市场动力学行为的最简单的模型,可以尝试利用它来对实际金融市场中许多现象提供物理的理解.文章介绍了关于金融物理的争当少数者博奕模型的一些主要研究结果和若干最新的发展方向.     

直线变压器驱动源感应腔电路建模方法

参照研制成功的300 kA直线变压器驱动源单级感应腔的物理设计和电气参数,在考虑气体开关火花通道电阻、放电支路间电磁耦合、磁芯磁滞及饱和特性、次级功率传输的情况下,建立了较完备的单级感应腔电路模型。实验验证了模型的有效性,感应腔正常输出和单支路开关自放电时模拟结果与实验波形均吻合较好,表明模型可以模拟腔内电气元件异常时感应腔的工作特性。     

爱因斯坦-德哈斯实验的现代设计

提出并设计了基于爱因斯坦-德哈斯实验的多功能教学实验装置。该实验装置集成了角度传感和磁滞回线测量模块,能够在验证爱因斯坦-德哈斯实验的基础上,进一步测量磁性材料的磁化曲线和磁滞回线。经过实验测试,该装置可以实现教学实验功能,进一步的应用开发可为精密实验测量提供可行的教学科研设备。     

基于时空变换恒定磁化的起始磁化曲线推算方法

起始磁化曲线作为铁磁材料磁学特性的重要表征, 研究其获取方法具有重要意义. 现有方法采用随时间变化磁场作为激励磁场, 通过改变激励磁场大小, 逐步改变试件内的磁场及磁感应强度并进行测量以得到起始磁化曲线, 效率较低, 准备繁琐. 为此, 本文从基本的磁学物理定理出发, 提出一种基于时空变换的起始磁化曲线推算方法. 该方法以细长棒状试件或环形试件作为被测试件; 采用恒定磁化在被测试件内产生空间变化磁场作为激励磁场; 通过测量试件表面的磁场值来推算试件内磁场值, 从而获取铁磁材料起始磁化曲线. 直流线圈恒定磁化环形和棒状试件仿真实验验证了该方法的理论正确性. 进一步地, 考虑实际应用限制因素的推算结果表明了该方法在实际应用中是可行的, 可为探索新的起始磁化曲线测量方法提供理论指导.     

方镁石高压结构预测和高温结构稳定性研究

方镁石是镁方铁矿的终端组分,化学组成为氧化镁(MgO).理论预测的MgO熔化线和高压下实验测量结果之间存在巨大的分歧,为澄清歧见人们展开了对MgO高压结构的进一步研究,方镁石MgO高压结构预测及温度对结构稳定性的影响一直是高压凝聚态物理和地球物理领域的重要研究内容.本文利用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,对MgO实验结构、各种可能存在的结构及基于粒子群优化算法预测的晶体结构进行了系统深入的研究,发现MgO在0—580 GPa的压力范围内一直以稳定岩盐结构存在,580—800 GPa压力范围内的稳定结构为氯化铯结构.尽管NiAs六角密堆结构和纤锌矿结构能合理解释冲击压缩实验中沿MgO的P-V雨贡纽线在(170±10) GPa存在体积不连续的原因(Zhang L, Fei Y W 2008 Geophys.Res.Lett. 35 L13302)和高压下理论计算的熔化线与实验结果相差很大的原因(Aguado A, Madden P A 2005Phys.Rev.Lett.94 068501),但这两种结构连同闪锌矿结构及基于粒子群优化算法预测的晶体结构B8_2和P3m1仅为其亚稳结构.在MgO高压结构稳定性预测的基础上,本文利用经典分子动力学方法,分别引入能很好描述离子极化特性的壳层模型和离子压缩效应的呼吸壳层模型,对MgO岩盐结构的高温稳定性进行了模拟研究,给出了压力达150 GPa的高压熔化相图.     

超导约瑟夫森结物理参数的实验推算

超导约瑟夫森结是实现超导量子计算和微波单光子探测的核心器件,其物理参数很难直接测定.与之前常用的测量结微波激励效应估计方法不同,本文通过实验测量低频电流驱动下的约瑟夫森结Ⅰ-Ⅴ曲线及其跳变电流统计分布,并与基于标准电阻电容分路结模型数值模拟进行比对,推算出了约瑟夫森结的临界电流I_c、电容C、电阻R及阻尼参数β_c等物理参数.结果表明,所推算的参数值与基于微观理论推导所得到的Ambgaokar-Baratoff公式基本符合,可供约瑟夫森结的器件参数按需设计和制备工艺的参数设置等参考.     

基于分子弛豫模型的混合气体多物理场二维重建算法

基于气体分子弛豫模型,研究声波传播的弛豫吸收与混合气体浓度及温度的关系,以CO-N₂-O₂混合气体为例,分别建立声速和声弛豫吸收同混合气体温度、浓度关系的三维模型.提出一种在二维空间中同时重建混合气体的温度场、浓度场和流场的算法,并对混合气体多物理场进行仿真重建.数值实验证明了算法的可靠性及实际应用的可行性,并可以将此算法应用到其它混合气体的测量,为混合气体的复杂多物理场测量提供了一种新的有效测量方法.     

40T混合磁体杜瓦平台结构设计及性能分析

根据40T稳态混合磁体实验装置对试验杜瓦平台的要求,设计了40T混合磁体外真空杜瓦机械结构,采用ANSYS对杜瓦结构进行了稳定性分析和结构优化,最后用激光跟踪仪进行了测量.ANSYS数值模拟结果和激光跟踪仪测量实际数据对比分析,实际测量的最大变形在理论计算范围以内.     

高压下金属铌熔化曲线的分子动力学模拟

铌作为一种高熔点的金属,广泛应用于制作合金材料. 铌的高温高压熔化曲线对于铌基合金的实际应用具有重要影响,但目前还未被成功研究. 本文中,我们采用铌目前已有的嵌入原子相互作用势函数（EAM）,通过经典的分子动力学方法,模拟了铌的熔化曲线. 两相法和改进Z方法的熔化曲线几乎完全一致,与Z方法的结果稍有差异. 我们也比较了尺寸效应对铌熔化曲线的影响. 我们认为,铌的现有的势函数描述其高压特性时不再适合,后续需要构建精确的温度和压强依赖的相互作用势函数来研究铌的高压特性.     

基于随机表面微面元理论的二向反射分布函数几何衰减因子修正

现有几何光学方法的二向反射分布函数BRDF (bidirectional reflection distribution function)模型在计算阴影遮蔽效应时普遍应用Blinn几何衰减效应假设, 其等倾角V形槽近似得出的分段折线形式的几何衰减因子导致BRDF曲线存在较大的误差. 基于倾斜角随机高斯分布的微面元理论提出了一种新的几何衰减模型, 得出了积分形式的几何衰减因子表达式, 数值模拟比较了Blinn几何衰减因子与修正后的积分型衰减因子以及对应的BRDF模型曲线. 结果表明: 提出的几何衰减因子在物理合理性以及模拟精度方面都有明显提升, 使BRDF模型曲线与已有BRDF 数据之间的标准误差由0.0636减小到0.0084.