空心阴极类火花放电初始电离过程的PIC/MCC模拟

采用粒子模拟与蒙特卡罗相结合(PIC/MCC)的方法,应用静电模型,编写了准三维的模拟程序.该程序能够较好地描述空心阴极类火花放电初始电离过程的演化步骤.通过研究电离过程的细节,可以认为该阶段电离过程是空心阴极效应和局部强电场共同作用的结果.从起始电离到空心阴极初始阶段,局部强电场在电离过程中起到了支配作用;随后空心阴极效应占据主导地位. 关键词： 粒子模拟 蒙特卡罗 空心阴极 类火花放电     

Buck变换器的输出短路火花放电能量及输出本质安全判据

为得出Buck变换器的输出本质安全判据, 基于安全火花试验装置, 对其输出短路火花放电特性进行了试验研究, 发现其放电过程可分为介质击穿、火花产生、火花维持和火花熄灭四个阶段.基于得出的火花放电特性, 对其输出短路火花放电能量进行了深入分析, 指出对于给定电感的Buck变换器, 当负载电阻 R_L小于给定电感对应的临界电阻R_LC时, 火花放电能量是关于R_L的凹函数; 而在R_L > R_LC时, 是关于R_L的凸函数.考虑到实际的参数取值范围, 进一步指出: R_L < R_LC时的火花放电能量随R_L的增加而增大, 且在R_L=R_LC时达到最大值; 而在R_L > R_LC时, 则随着R_L的增加, 先增大后减小, 在增加到特征电阻R_{L, DCM}时达到最大值. 得出了变换器在全动态范围内的最危险工况: 变换器在输入电压最高及负载电阻等于R_{L, DCM} 时工作于DCM, 此时, 短路火花放电能量达到最大值.基于能量等效, 提出了可模拟变换器输出短路放电特性的等效简单电容电路及输出本质安全判据, 仿真和试验结果验证了理论分析及所提出判据的正确性和可行性. 关键词： Buck变换器 本质安全 短路火花放电能量 输出本质安全判据     

各向同性紊流能量衰减的大涡模拟

在多重网格驱动的,高效且得到充分验证的有限体积方法的基础上发展了可压缩流大涡模拟的方法.空间离散采用Jameson的中心格式附加二阶和四阶耗散的方法,时间推进则采用了双时间步长的方法.亚格子剪切应力张量和亚格子热通量用Smagorinsky模型进行模拟.通过对各向同性紊流能量衰减的模拟来验证本方法的准确性和高效性,模拟得到的能量谱和紊流动能衰减历程与过滤后的CBC实验数据吻合良好.     

基于小波和神经网络的风机故障诊断系统设计

本文在LabVIEW平台下,设计了一种基于小波和神经网络的风机故障在线诊断系统。以风机产生的噪声为诊断依据,用噪声信号的功率谱重心、A声级、小波分解后相关频段的能量构成故障诊断的特征向量,以BP网络作为故障的智能分类器,建立起智能诊断系统。实验结果表明,采用小波和神经网络相融合的诊断与识别技术,是提取风机故障特征,进行状态识别的一种有效方法。所设计系统有较强的学习能力和容错能力。诊断结果比较可靠、准确。     

计算机模拟光波的干涉

采用时域有限差分方法模拟了光的干涉这一物理现象.在物理实验的教学过程中光学实验以其高精度、高复杂度使得在实验教学过程中产生了一些负面影响.学生往往花费了较大精力去调节仪器,最终却得不到满意的实验数据,甚至得不到正确的实验结果.针对这一问题,可以采用数值模拟的方法得到很好的解决.文中不但模拟了实验现象,还验证了实验的理论公式,使得学生在观察现象的同时,对理论公式也能产生深刻的认识,最终起到了良好的课堂效果.     

基于时域有限差分法的势垒透射过程的蒙特卡罗模拟

采用时域有限差分法,计算势垒透射过程中电子波的波函数和概率密度.根据蒙特卡罗随机方法,以随机点的密集程度代表概率密度的大小,模拟势垒透射的动态过程.     

光电子发射引起的柱腔内系统电磁脉冲的模拟

用时域有限差分法结合PIC粒子模拟方法,对光电子发射引起的圆柱腔内电磁脉冲现象进行了模拟,并对单能电子发射时电场的空间分布和系统电磁脉冲波形特征进行了分析。利用粒子抽样和间隔时间粒子注入的方法,得到了特定电子发射谱下的计算结果,并与非抽样方法所得的结果进行了比较。计算结果显示,采用该方法后,噪声略有增加,但计算要求的条件大大降低,计算的粒子数有效地减少,适用于3维粒子模拟计算;计算结果还显示,发射电子能谱越高,注量越大,表面电场区与饱和电场区的长度越短。     

能量粒子轰击金刚石的计算机模拟

利用Tersoff势和分子动力学方法研究了初始动能为500 eV的硼粒子注入金刚石的微观行为.结果表明：硼注入后产生温度为5000 K的热峰，其寿命为0.18 ps；同时产生半径为0.45 nm局部非晶化区域，三重配位原子数占该区域原子数的7%.薄膜表层原子向内弛豫，近表层原子向外弛豫，表面层与近表层原子的间距减少了15%，表面层表现为压应力.硼原子以B<110>分裂间隙的形式存在于金刚石结构中. 关键词： 分子动力学模拟 金刚石 硼 注入     

光电子发射引起的柱腔内系统电磁脉冲的模拟

 用时域有限差分法结合PIC粒子模拟方法，对光电子发射引起的圆柱腔内电磁脉冲现象进行了模拟，并对单能电子发射时电场的空间分布和系统电磁脉冲波形特征进行了分析。利用粒子抽样和间隔时间粒子注入的方法，得到了特定电子发射谱下的计算结果，并与非抽样方法所得的结果进行了比较。计算结果显示，采用该方法后，噪声略有增加，但计算要求的条件大大降低，计算的粒子数有效地减少，适用于3维粒子模拟计算；计算结果还显示，发射电子能谱越高，注量越大，表面电场区与饱和电场区的长度越短。     

高功率脉冲激光器能量离散的计算机模拟

 用统计方法研究高功率脉冲激光器能量离散问题,描述了能量离散度的定义,给出了估算打靶成功率的方法。并以9-5排布为例,模拟计算了在输入能量离散和光学元件参数的误差服从正态随机规律时,1ns指数形输入脉冲经四程放大后输出能量的离散度。     

椭球坐标系中大口径凹面声场特性的计算

凹口球形声源发出的聚焦声束可使焦域附近压强成倍增加，在超声加热治疗肿瘤上有很好的应用。本文对流体运动的基本方程组在时域上用有限差分法作数值计算，讨论了几个不同口径的凹口球形声源的声传播情况。为了与实际上的凹口声源的形状和法线振动方向相一致，计算采用了正交椭球坐标系。该方法与已知的其它方法对比，能得到相似的结果，但适用范围更广，计算程序更简单。     

Effects of signal processing on the measurement of maximum sound pressure levels

Maximum sound pressure levels are commonly used for environmental noise and building acoustics measurements. This paper investigates the signal processing errors due to Fast or Slow time-weighting detectors when combined with octave band filters, one-third octave band filters or an A-weighting filter. For 6th order Butterworth CPB filters the inherent time delay caused by the phase response of filters is quantified using three different approaches to establish the following rules-of-thumb: (1) time-to-gradient/amplitude matching occurs when Bt ≈ 1, (2) time-to-peak matching occurs when Bt ≈ 2 and (3) time-to-settle matching occurs when Bt ≈ 4 for octave band filters, and when Bt ≈ 3 for one-third octave band filters. Four different commercially-available sound level meters are used to quantify the variation in measured maximum levels using tone bursts, half-sine pulses, ramped noise and recorded transients. Tone bursts indicate that Slow time-weighting is inappropriate for maximum level measurements due to the large bias error. The results also show that there is more variation between sound level meters when considering Fast time-weighted maximum levels in octave bands or one-third octave bands than with A-weighted levels. To reduce the variation between measurements with different sound level meters, it is proposed that limits could be prescribed on the phase response for CPB filters and A-weighting filters.     

基于多元高斯声束模型的圆柱体超声检测声场仿真

为了提高圆柱体缺陷检测的准确性,需了解其超声声场分布。针对圆柱体实际检测的要求,本文采用超声水浸检测法。通过多元高斯声束模型分别模拟了实心圆柱体及空心圆柱体中的辐射声场,计算仿真了垂直入射与倾斜入射至圆柱体时的声场,实现了检测声场的可视化。通过计算得出仿真结构与实际理论相符,表明本论文的方法能够应用在圆柱体结构超声声场仿真中。     

弯管对末端带弹性障板充液管路辐射声能量的影响

基于声固耦合有限元方法建立了末端带弹性障板的充液管路数值模型,重点分析了不同激励下弯管对管口辐射声能量的影响。结果表明:弯管引入的高阶周向模式耦合使结构振动和流体声传播都发生明显改变,以致系统辐射声能量及主要能量贡献源也发生转移,并随激励方式和频率而不同。对本文管路模型,平面波激励下弯管系统在低频的结构辐射声能量明显增加,在高频段呈流体声与结构声交替主导的特点。径向力激励下直管系统的总声能量几乎全部来自于弹性障板辐射结构声,而弯管的声固耦合使得管口流体声功率显著增加。在轴向力激励下弯管耦合使系统总辐射声功率显著下降的同时管出口的流体声功率反而增加。     

多普勒效应测量声速实验的设计

介绍了设计性实验"多普勒效应测量声速."该实验要求学生理解多普勒效应测量声速的原理,利用气垫导轨实验和声速的测定实验仪器,设计出一套多普勒效应测量声速的实验装置,并利用该实验装置测量声速.     

基于手机的多通路环绕声动态双耳重放*

随着VR眼镜技术的发展,普通的智能手机已可以作为虚拟现实和动态声、视频重放的平台。该文提出了一种基于手机的多通路环绕声动态双耳重放技术及其信号处理的高效实现方法。利用手机内的加速度传感器、电子罗盘、陀螺仪组成头踪迹跟踪器,实时检测倾听者头部的方向,并利用手机的信号处理芯片实现动态双耳合成。采用头相关脉冲响应的最小相位近似和主成分分解的方法简化双耳合成处理,提高了信号处理的效率。文中给出了系统的结构和软、硬件设计方法,并给出了实现22.2通路空间环绕声动态双耳重放的例子。客观测量和心理声学实验验证了所提出的方法。     

基于VHF辐射源短基线定位系统对闪电放电过程的研究

利用闪电VHF辐射源短基线定位系统2009年东北大兴安岭地区的观测资料,对正、负地闪和云闪放电过程中的VHF辐射源进行了定位研究.根据闪电VHF辐射源的二维位置(方位角和仰角)随时间的演变特征,结合同步观测的快、慢电场变化资料分析发现,持续时间较长的地闪预击穿过程在云中的放电通道呈双层结构,预击穿过程结束阶段的云内放电表现为反冲流光,预击穿过程的平均速度在10⁴m/s量级.预击穿过程为梯级先导的发展提供了必要的条件,梯级先导从预击穿起始位置开始并向下发展,产生较强的辐射,平均速度在10⁵m/s量级.K过程主要是流光沿之前已电离通道的传输.正、负地闪回击阶段前后的放电特征有明显不同,正地闪回击之后,连续电流期间的较长时间的云内放电产生较强的VHF辐射.对闪电在125---200MHz频段范围的VHF辐射频谱特征的统计分析发现,辐射能量呈现出幅值随频率增加而减小的趋势,在通带范围上基本遵循f^-2.9的衰减率递减.     

双路大电流源模块水中放电实验研究

高压电脉冲压裂技术是基于液电效应,通过水中脉冲放电产生强大的冲击波使岩石产生裂缝,近年来成为了岩石压裂领域的热点研究对象。搭建了两路电流源模块应用于水中放电,采用铜材料的针针电极,电极间距1 mm;研究了在不同放电电压下,单路和两路电流源模块电极间的电压、电流波形。实验结果表明,空载时在同一放电电压下,双路模块产生更大的放电电流,从而在放电时获得更高的瞬时功率;而在水中针针放电时,单路和双路模块水间隙的预击穿时间与放电电压之间具有很大的随机性。单路模块预击穿时间的标准差最小为0.285 ms,最大为1.481 ms;而双路模块最小为0.369 ms,最大为0.703 ms。并且随着放电电压的增加,预击穿时间减小,双路模块的预击穿平均时间从放电电压为1300 V时的2.686 ms降到1800 V时的1.036 ms。     

Influence of vehicle noise emission directivity on sound level distribution in a canyon street. Part II: Experimental verification

In the paper, predictions of relative sound level distribution on building façades in city-centres obtained by using the simulation PROP11 program are compared with measurements. The simulation involves the geometry of surrounding buildings, road geometry (number of lanes and their positions) and traffic structure (vehicle flow rates and their average speeds). The agreement between measurement and simulation results is tested for different directivity characteristics of an equivalent point source representing the vehicles.