有限振幅波的三维时域建模

通过对二维算法(Texas code)做扩展,建立了求解扩展版KZK(Khokhlov-Zabolotskaya-Kuznetsov)方程的三维时域有限差分算法。该算法先将KZK方程变换成TBE(Transformed Beam Equation),然后依次求解衍射(抛物线近似条件下)、热黏滞吸收、弛豫和非线性作用。数值仿真了圆形、矩形和方形阵列的非线性声场,与前人的结果相符,证明了算法的有效性,并分析了把弛豫吸收系数当成热黏滞吸收系数引入空气中的参量阵的模拟会带来的误差。     

移动坐标系FDTD方法在脉冲波传播中的应用

通过在时域有限差分(FDTD)方法中引入移动坐标系,解决了一般FDTD方法处理脉冲长距离传播时面临的困难。推导了移动坐标系下的场方程和FDTD差分格式,并将该方法应用于模拟波导中电磁脉冲的传播。计算结果表明,在传播过程中,脉冲波包沿传播方向逐渐展宽,脉冲的峰值场强变小,同时出现了色散现象,脉冲中传播较慢的成分逐渐移向尾部,产生带尾态,这与一般FDTD方法得到的计算结果接近。多个频率的计算结果表明,该方法与一般FDTD方法得到的数据的相对误差小于0.1%,验证了方法的可行性和正确性。     

脉冲波在强起伏湍流介质中的传播特征分析

提出分析脉冲波在强起伏湍流介质中传播的理论和数值方法,利用不同的波结构函数模型,计算了球面脉冲波在湍流介质中传播的双频互相关函数,给出了广延介质和薄屏结构的脉冲展宽和闪烁系数的数值结果,并与观测结果对比 关键词： 脉冲波 湍流介质 双频相关函数 脉冲展宽 闪烁系数     

有限振幅声波非线性传播畸变消除的研究

在高声强情况下建立一个无畸变（或低畸变）的声场是非线性声学的一个颇有兴趣的问题。本文讨论了频率分别为f₁,f₂和f₃三列声波的非线性相互作用,其中f₁为有限报幅声波的频率,而f₂=2f₁,f₃=3f₁。基于Fenlon关于多频率有限振幅声波传播的理论,作者指出,如果适当控制频率为f₂及f₃声波的初始位相和振幅,就有可能在某些接收点上抑制有限振幅声波的二次及三次谐波,从而使其传播畸变有极明显的降低。     

脉冲波在一维无限长弹簧振子链中的传播

讨论脉冲波在一维无限长弹簧振子链的传播问题.     

大振幅简正波

本文将简正波理论推广到大振幅声场,计及声场内的非线性效应。这涉及非线性偏微分方程的固有振动解的问题。简正波具有驻波性质,基本已反映在一阶近似解中。高阶近似解只是非线性引致参量的局部变化或修正,并不影响分布。根据这个概念解决了过去的数学困难,求得了大振幅简正函数,为线性商正函数及其谐频项,此外还有常数项,代表辐射压,与经典辐射压值作了比较。     

有限振幅驻波声场中的分岔实验研究

在一维有限振幅驻波声场中观察到了分岔现象。除了理论所预期的高次谐波存在外,次谐波、分数谐波亦存在于有限振幅驻波声场中。随基波声压级提高,最终达到混饨状态。     

高功率电磁波脉冲在电离层中的传播

用时域伪谱(PSTD)算法数值模拟了高功率电磁波脉冲在整个电离层中的传播。利用缩减的电离层模型并忽略非线性过程,脉冲在电离层中的传播可用脉冲在冷等离子体中的传播方程来描述。时域有限差分(FDTD)法解决这个问题将耗费大量的时间和内存,因此,使用PSTD方法来解决冷等离子体中的方程,并采用完全匹配层边界条件截断求解空间。所得脉冲在整个电离层传播的数据显示,在265 km附近有一个分界点,其以下是反射波,以上既有反射波又有前向波。这与用高阶(FD)2TD方法数值模拟结果一致,表明时域伪谱算法模拟电磁波在电离层中长距离传播的有效性。     

高功率电磁波脉冲在电离层中的传播

 用时域伪谱(PSTD)算法数值模拟了高功率电磁波脉冲在整个电离层中的传播。利用缩减的电离层模型并忽略非线性过程,脉冲在电离层中的传播可用脉冲在冷等离子体中的传播方程来描述。时域有限差分(FDTD)法解决这个问题将耗费大量的时间和内存,因此,使用PSTD方法来解决冷等离子体中的方程,并采用完全匹配层边界条件截断求解空间。所得脉冲在整个电离层传播的数据显示,在265 km附近有一个分界点,其以下是反射波,以上既有反射波又有前向波。这与用高阶(FD)2TD方法数值模拟结果一致,表明时域伪谱算法模拟电磁波在电离层中长距离传播的有效性。     

运动声源与接收器的脉冲简正波传播

基于简正波声场理论,导出了声源和接收器运动情况下窄带脉冲声传播的表式。分析了窄带脉冲声的单个简正波Doppler频移特性。通过研究接收与发射脉冲信号的相关,给出了窄带脉冲信号的Doppler匹配条件以及Doppler频移补偿间隔的一般表式。浅海55 km的D0ppler频移补偿实验验证了理论结果。     

飞秒激光脉冲在非线性光纤中的传播

研究了非线性光纤中自相位调制导致光脉冲频谱展宽的详细物理过程,以此为光纤中光孤子产生的物理过程作准备。     

光孤子脉冲在光纤放大器中的传播

本文建立了包括增益色散,受激喇曼散射,双光子吸收效应的理论模型,讨论了光孤子脉冲在光纤放大器中的传播.数值计算结果表明:在反常色散范围内,光孤子的放大是不稳定的.增益色散导致光脉冲对称分裂,而受激喇曼散射则导致不对称的分裂.在增益色散和受激喇曼散射的共同作用下可获得新的时域和频域特征.有限带宽的放大能抑制受激喇曼散射引起的自频移.本文对有啁啾的光孤子脉冲的放大也进行了分析.     

量子化电磁场在色散吸收有限介质中的传播

通过量子化吸收和色散介质中的电磁场,研究线极化波垂直入射至吸收和色散介质界面处的反射和折射行为,给出介质界面处光的正则量子理论.     

频率啁啾光脉冲在行波半导体激光放大器中的传播特性

本文就行波半导体激光放大器(TW-SLA)中载流子引起的群速度色散对激光脉冲传播特性的影响作了理论研究.由于载流子引起的群速度色散效应,使远离饱和区工作的TW-SLA会对有频率啁啾的光脉冲产生展宽或压缩.本文就TW-SLA参数、频率啁啾参数跟脉冲增宽因子的关系作了理论研究.结果表明,线性的TW-SLA具有对低能量光脉冲压缩的可能性.因此,在光学通信系统中,它可用作对光纤损耗及色散的补偿元件.     

脉冲波在空间等离子体介质中传播的矩分析及其应用

根据随机介质波传播理论，开展脉冲波在星际空间等离子体介质中的传播特性的分析方法研究.在强起伏条件下，推导双频互相关函数的二阶矩和四阶矩方程，利用不同电子密度模型，计算双频衍射强度相关函数和闪烁指数，并应用到闪烁的动态谱观测和相关分析中，得到自相关图谱、相关带宽和相关时间等闪烁特征参数，为脉冲在等离子体中的传输特性的分析，提供必要的理论基础.     

水下声道中脉冲传播的WKBZ简正波方法

本文将WKBZ简正波方法应用于水下声道中的脉冲能量和波形传播。文中分别给出在两种不同水下声道中的数值结果,并与精确简正波数值解进行了比较。数值模拟结果表明,WKBZ简正波方法能精确地计算水下声道中脉冲声信号的波形,计算速度比传统的简正波方法提高近两个数量级。     

脉冲波沿多导线传输系统传播的矩阵分析

本文从电压和电流的基本方程出发,分析脉冲波在多导线传输系统的传播现象和多导线传输系统导线间的相互耦合作用。分析结果说明,在一轮换的双迴三相输电系统里,系统扰动将会产生四种不同速度的脉冲波,对这四种不同速度的脉冲波将有四个不同的特性阻抗。应用这些关系,将能解释线路上脉冲波传播的某些特殊现象,和按照给定的边际条件计算出波的畸变、反射和折射等等,从而对线路实测结果提供理论依据。文中举例说明这分析方法。这脉冲波传播的理论分析被进一步推广应用到稳态交流运行情况,并推导出双迴输电线的等效电路。     

圆形活塞声源的有限振幅反射波

本文研究了圆形活塞声源的有限振幅声波的反射。应用像源法计算已产生的谐波本身在边界上的反射,将它们看成是反射边界上振动的新声源所产生的辐射场,再应用弱冲击理论来计算这部分场自己产生的谐波场。在水池中作了二阶谐波的反射实验,反射界面是水池壁。结果表明,谐波声压随距离的平均衰减规律与理论符合得很好。实验还表明,反射谐波场沿纵向距离以及与它相垂直的横断面上有强烈的干涉现象,而纵向相干长度比横向相干长度大一个数量级。通过理论估计,认为这种现象是由于反射壁的有限厚度、它的两个平面之间有一个很小的角度以及发射波束有一定的宽度所造成的。这样估算出来的两个相干长度与实验符合。 关键词：