多层圆线圈在电磁计算中的等效半径

在有关电磁计算中常常涉及到圆形线圈;在匝数很多时就需要将绕线分别排布于多层之中,即绕线在径向有一定的厚度.设绕线分布在半径从R1到R2的圆环状空间内,在R1接近R2时往往用其平均半径(R)=(R1+R2)/(2)代替等效半径进行计算.但是当R1和R2有较大差别时,用平均半径进行计算就会产生较大的误差.可见针对不同电磁问题讨论等效半径的不同形式是有实际意义的.     

储氢材料与金属氢化物-镍电池

储氢合金是金属氢化物-镍电池的关键材料，文中简要评述了稀土镍系合金、Laves相系合金、镁基合金、钒基固溶体和纳米管材料作为储氢电极材料的研究进展与目前存在问题，并简要介绍了动力金属氢化物-镍电池的开发动态。     

用于红外探测的极度非简并非线性光学

半导体中的双光子吸收(2PA)与能隙的三次方的倒数(Eg-3)成正比,这一关系限制了在宽带隙半导体中获得双光子吸收系数。但是已知在输入波长迥异的高度非简并情况下,双光子吸收率较简并状态会有大幅提升。在飞秒和皮秒脉冲下的泵浦探测传输实验中证实了几种直接能隙半导体具有这种性质。发现在许多直接能隙半导体中,非简并双光子吸收率较简并情况下可增强约100倍。在GaAs中,观察到双光子吸收系数达到1cm/MW,这么大的系数以前只在窄带半导体如InSb中观察到过。基于这种作用可以利用传统的半导体光电二极管获得敏感的选通探测。采用标准的GaN和GaAs光电二极管和高达14∶1的能量比的极度非简并光子证实了此技术。此外,还采用强紫外选通脉冲探测弱红外辐射,如采用GaN光电二极管,最小可探测红外脉冲能量可低至20pJ,而现有的标准制冷型MCT探测器的最小可探测能量为200pJ。我们现在还证实这种方法也可在连续波探测中应用。值得注意的是,这个过程没有用到类似χ(2)上转换的红外晶体或相位匹配。在本报告中将介绍怎样将这种探测技术用于其他半导体,以及如何优化器件的几何结构以满足实用化探测要求。     

基于量子催化的离散调制连续变量量子密钥分发

相比于离散变量量子密钥分发,连续变量量子密钥分发虽然具备更高的安全码率等优势,但是在安全传输距离上却略有不足.尽管量子催化的运用对高斯调制连续变量量子密钥分发协议的性能,尤其在安全传输距离方面有着显著的提升,然而能否用来改善离散调制协议的性能却仍然未知.鉴于上述分析,本文提出了一种基于量子催化的离散调制协议的方案,试图在安全密钥率、安全传输距离和最大可容忍过噪声方面进一步提升协议性能.研究结果表明,在相同参数下,当优化量子催化引入的透射率T,相比于原始四态调制协议,所提方案能够有效地提升量子密钥分发的性能.特别是,对于可容忍过噪声为0.002,量子催化可将安全通信距离突破300 km,密钥率为10^-8bits/pulse,而过大的可容忍噪声会抑制量子催化对协议性能的改善效果.此外,为了彰显量子催化的优势,本文给出了点对点量子通信的最终极限Pirandola-Laurenza-Ottaviani-Banchi边界,仿真结果表明,虽然原始方案与所提方案都未能突破这种边界,但是相比于前者,后者能够在远距离通信上逼近于这种边界,这为实现全球量子安全通信的最终目标提供理论依据.     

CeO2对CuCl/活性炭吸附剂C2H4/C2H6吸附分离性能促进作用

通过等体积浸渍方法制备了添加CeO₂助剂的用于C₂H₄/C₂H₆吸附分离的CuCl/活性炭(AC)吸附剂,使用氮气吸附-脱附曲线、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、能量分散X射线光谱(EDX)等分析方法对吸附剂进行了表征.结果表明,吸附剂表面Cu(II)在氮气气氛焙烧过程中被部分还原成Cu(I).重点研究了Ce元素的添加对于吸附剂的C₂H₄/C₂H₆吸附分离性能的影响,等温吸附曲线结果表明添加了CeO₂的吸附剂通过降低乙烷的吸附容量从而显著提高了吸附分离性能. XRD及XPS结果表明,和未添加助剂样品相比,其表面晶体团簇较小,分散性更好, Cu(II)还原程度更高.添加CeO₂的吸附剂样品5Ce50Cu(CeO₂和CuCl2的质量分数(w)分别为5%和50%)获得了最好的吸附分离效果,相对于未添加CeO₂的样品50Cu,其在660 kPa下的吸附选择性由4.2提升到8.7.     

室温高压下天然锡石状态方程研究

 利用金刚石压腔同步辐射X射线就位衍射技术,在室温、最高压力达13 GPa条件下,对采自云南个旧锡矿的天然锡石做了X衍射测量。结果表明,在实验压力范围内锡石未发生相变,其晶胞参数随压力增大而逐渐减小。与前人合成锡石实验结果相比,本次实验测定的晶胞参数偏大。由Birch状态方程对实验结果p-V进行最小二乘法拟合,得出锡石的K_T(0)＝228 GPa。分析认为,在天然矿物晶体中,Zr对Sn的类质同象置换是晶胞参数偏大的主要原因。     

将21世纪诺奖实验引入大学物理实验教学——LED中的量子斯塔克效应

目前大学物理实验中所涉及的诺贝尔物理学奖实验多为20世纪的经典实验.百年经典诺奖的实用价值和教育意义已被实践验证.为了深入探索最新诺奖成果的教育价值,使大学生的实验教学与时俱进,与前沿研究接轨,本文将2014年的发光二极管(LED)诺奖实验引入大学物理实验.首先,使学生掌握可见光LED中的多量子阱结构及其发光机理.重点追踪中村修二获奖后对LED的更深入研究,通过对LED发光光谱随注入电流变化的研究,向学生直观展示LED中的量子限制斯塔克效应,并计算出量子阱中压电电场的强度.     

螺旋式输液管道振动的有限元法分析

本文采用有限元法分析螺旋式输液管道流固耦合振动。基于哈密顿变分式推导了单元质量矩阵、刚度矩阵及科里奥利力引起的阻尼矩阵,讨论了不同的流体速度、边界条件及螺距角对输液管固有频率的影响。文内还提出用于非经典非对称阻尼系统的双边里兹向量方法,并给出该方法与HQR法在计算精度与计算时间上的比较。     

Influence of Multiple Micro Cracks on the Damage Behavior of a Macro-Crack Tip北大核心CSCD

The solution of an infinite plane containing a macro crack and a cluster of micro cracks under uniaxial tensile load was presented based on Muskhelishvili’s complex function method and the stepwise recursive method. The stress field and stress intensity factor K were obtained. Combined with the damage mechanics, damage parameter D of the macro-crack tip and the micro-crack tip under uniaxial tension was redefined, and the influence of different damage zone forms on the damage of the crack tip was analyzed. The results show that, both the chain-distribution and the reverse-chain-distribution micro cracks have an amplifying effect on the macro crack growth, and the damage parameter increases with the decrease of the inclination angle of the micro crack and the reduction of the distance between the macro crack and the micro cracks. For a relatively small inclination angle of the micro crack, the damage parameters of the macro crack and the micro crack heightens, and the damage parameter of the macro crack increases with the micro-crack length. For evenly distributed micro cracks in the continuous damage zone, the micro cracks have an amplifying effect on the macro-crack growth, and the damage parameter of the macro crack increases with the micro-crack number. © 2022 Editorial Office of Applied Mathematics and Mechanics. All rights reserved.