颗粒介质尺度效应的抗剪试验及物理机理分析

针对颗粒介质力学特性的颗粒尺度效应研究,选用土矿物颗粒制备不同颗粒尺度的抗剪试样,进行一系列直剪快剪和三轴抗剪试验,测得了不同颗粒粒径和体分比试样的变形曲线及剪应力强度;基于颗粒间微观作用力与重力比值和胞元体模型,首次从微观和细观角度解释颗粒尺度效应的物理机理.结果表明,随着介质中粗颗粒的比例增加和粒径减小,介质变形特性增强,剪应力强度也随之提高;体分比对变形和强度特性的影响比粒径的影响更加显著.基于介质特性尺度效应物理机理分析,提出衡量介质颗粒聚集和摩擦效应的微重比判别参数以及应变梯度和变形协调微裂纹引起颗粒尺度效应的细观机理解释;文中提出的胞元体模型大大减少了颗粒物质体系的计算自由度,为工业和工程设计的计算建模提供一种可行途径.     

颗粒介质的离散态特性研究

回顾了颗粒介质中应力的分布和传播模式以及物体在颗粒介质中运动所受阻力的研究进展，并报道了我们对颗粒体系中代表离散特性的颗粒尺寸效应对颗粒介质特性影响的研究.研究发现物体由于自身重量在颗粒介质中下沉的深度随着颗粒尺寸的增大单调减小；球体在下陷过程中受到的颗粒床的支撑力，除了在约1 mm范围的表面作用区域以外，与下陷深度之间满足很好的幂率关系，幂值在1.5—1.0之间，并且此幂值随着颗粒尺寸的增大而单调减小.颗粒床的支撑力与下陷深度的幂率关系可解释为颗粒介质内部应力结构重组的宏观反应结果. 关键词： 颗粒物质 离散介质力学     

高阶效应影响下亮孤子在超常介质中的传输特性

基于描述超常介质中超短脉冲传输的理论模型,解析得到了超常介质中几种形式的精确亮孤子解及其存在条件.在无损耗的Drude模型下,分析了由于色散的介电常数和磁导率而导致的各阶色散与非线性效应,尤其是高阶效应对亮孤子传输特性的影响.结果表明,高阶色散和高阶非线性效应在亮孤子的形成和传输特性方面起着至关重要的作用.     

带壳颗粒复合介质光学双稳的温度效应

研究非稀释极限下带壳的球形颗粒复合介质体系光学双稳的温度效应.其中带壳颗粒是由具有线性响应的核和非线性响应的壳层组成.由于复合体系中的空间局域场是不均匀的,所以应用自洽平均场理论,解析推导核内电场平方的空间平均值与外电场的关系表达式,并对不同温度及不同结构参数下的光学双稳进行了数值计算.结果表明,双稳与温度T、结构参数k和体积分数f有关.在k和f一定时,随温度的升高,双稳效应因上阈值减小、下阈值增大而逐渐减弱,直至双稳消失;在T和f一定时,随结构参数的增大,上、下阈值都增大,而上阈值的增速较大从而导致双稳区域宽度加大. 关键词： 带壳颗粒 复合介质 光学双稳 温度效应     

非局域颗粒复合介质的相干完美吸收效应

研究了两束相干光以相同的入射角从左、右两侧分别入射到Au-SiO_2复合介质板时,在不同的体系参数下该复合材料体系发生相干完美吸收的情形.运用有效媒质理论推导出了复合介质的有效介电常数以及有效磁导率;在得到有效电磁参数的基础上进一步推导得到平面波入射复合介质板时的反/透射系数.通过比较分析非局域和局域情况下颗粒复合介质的相干完美吸收现象,发现当颗粒尺寸很小时非局域效应的影响会导致复合介质产生相干完美吸收的入射光的频率范围显著变宽.在进一步的解析计算中,通过调节复合介质板的厚度、入射光波长、金属颗粒体积分数等参数得到了不同情况下产生的相干完美吸收现象,并由此分析非局域情形下对于相干完美吸收现象的调控.     

强损耗介质中相干光脉冲的传输效应

本文利用密度矩阵形式的Bloch方程和Maxwell方程耦合,讨论了相干光脉冲在共振强损耗介质中的传输过程,同时考查了脉冲演化和对介质的影响,得到了脉冲面积的阶跃式下降和空间损耗粒子数的周期振荡等强损耗条件下特有的瞬态相干现象。 关键词：     

颗粒有序堆积多孔介质对流换热实验研究

本文采用"瞬态单吹反问题研究方法"对颗粒有序堆积多孔介质内的强制对流换热进行了实验研究。详细研究了颗粒堆积方式变化对多孔介质内对流换热的影响,并对均匀与非均匀颗粒堆积多孔介质内的对流换热特性进行了对比分析。研究表明:通过对颗粒进行合理有序堆积,可以使相应多孔介质内的压降显著降低,其综合换热效率明显提高;通过拟合获得了颗粒有序堆积多孔介质内的宏观流动换热实验关联式,其形式与传统经验公式(Ergun公式和Wakao公式)一致,但部分模型参数值远低于传统经验公式。     

高Tc超导薄膜颗粒边界的特性研究

我们通过对Ｙ系、Ｔｌ系颗粒薄膜的研究，用光刻图形技术结合控制化学湿刻的办法制备出边界结构比较单纯的薄膜颗粒边界结，用扫描电镜（ＳＥＭ）对颗粒边界貌和成分进行了分析，测量了这种颗粒边界结的直流特性和高频特性以及微波辐射功率与射频感应台阶幅度的关系，实验结果表明，用这种方法获得的单颗粒边界结具有与ＲＳＪ模型相符合的Ｊｏｓｅｐｈｓｏｎ特性。     

高自旋极化氧化物材料的颗粒边界磁电阻效应

颗粒边界磁电阻是高自旋极化氧化物颗粒体系中由于颗粒边界的存在而导致显著的磁电阻效应。本文将这种磁电阻效应定义为颗粒边界磁电阻效应。这里所说的颗粒边界,包括各种自然和人工晶界、粉末颗粒表面、复合材料中的颗粒界面等多种情况;所涉及的材料包括高自旋极化氧化物多晶、压缩粉末和各种复合材料等。对颗粒边界磁电阻效应的研究,不仅有助于人们进一步理解高自旋极化氧化物磁输运性质的基本机制,并为寻求具有高磁电阻效应的新型自旋电子学器件提供理论基础。本文综述了高自旋极化氧化物颗粒边界磁电阻研究的主要背景和发展现状,介绍了该领域中主要的实验发现和理论模型,展望了未来的发展。     

颗粒复合介质在高温下的光学双稳特性

利用Maxwell-Garnett近似，结合谱表示方法，理论研究了金属/绝缘颗粒复合介质的光学双稳特性随环境温度的依赖关系.数值结果表明，体系的光学双稳区域随环境温度的升高而逐渐变窄，甚至消失.还进一步研究了复合体系的折射系数和消光系数随温度的变化关系. 关键词： 颗粒复合介质 光学双稳     

高阶效应影响下高阶孤子在超常介质中的传输特性研究

基于描述超短脉冲在超常介质中传输的非线性薛定谔方程,本文数值研究了高阶效应影响下高阶亮、暗孤子在超常介质中的传输情况。数值模拟表明,三阶色散和自陡峭效应都会引起高阶孤子的分裂和辐射,破坏高阶亮孤子周期性演化特性,导致高阶暗孤子分裂出的灰孤子不对称;孤子的阶数越高,三阶色散和自陡峭的影响越大。利用超常介质可控的色散和非线性特性,通过调节三阶色散和自陡峭效应的系数,发现超常介质中可以基本支持二阶亮孤子、二阶暗孤子和三阶暗孤子的稳定演化。本文的研究结果为将来进一步研究超常介质中高阶亮、暗孤子的存在及传输特性提供了一定的参考价值。     

颗粒介质弹性的弛豫

颗粒介质是复杂的多体相互作用体系, 其弹性源自内部的力链结构, 弹性能量处在亚稳态, 具有复杂的弛豫行为. 在常规作用下, 颗粒介质往往呈现明显的弹性弛豫. 应力松弛是应变恒定时应力的衰减现象, 弹性弛豫是应力松弛的主要原因. 在前期工作基础上, 从弹性势能面和双颗粒温度热力学角度分析了弹性弛豫的机理, 量化了弹性应力演化不可逆过程; 基于双颗粒温度热力学计算得到了弹性能、颗粒温度和应力的演化, 其中应力松弛的计算结果与实验结果基本一致, 讨论了颗粒温度初值和输运系数的影响. 指出, 开展力链结构及其动力学研究是揭示宏观弹性弛豫机理的关键.     

高自旋极化氧化物材料的颗粒边界磁电阻效应

颗粒边界磁电阻是高自旋极化氧化物颗粒体系中由于颗粒边界的存在而导致显著的磁电阻效应。本文将这种磁电阻效应定义为颗粒边界磁电阻效应。这里所说的颗粒边界,包括各种自然和人工晶界、粉末颗粒表面、复合材料中的颗粒界面等多种情况;所涉及的材料包括高自旋极化氧化物多晶、压缩粉末和各种复合材料等。对颗粒边界磁电阻效应的研究,不仅有助于人们进一步理解高自旋极化氧化物磁输运性质的基本机制,并为寻求具有高磁电阻效应的新型自旋电子学器件提供理论基础。本文综述了高自旋极化氧化物颗粒边界磁电阻研究的主要背景和发展现状,介绍了该领域中主要的实验发现和理论模型,展望了未来的发展。     

颗粒介质中的粘滞系数

将颗粒介质看成是等效均匀介质, 其中的声衰减系数和声速等于该颗粒介质中的相应的量值(它们可由作者的理论给出), 等效静态密度可以用二元混合规则求得. 此外, 根据浓颗粒介质中相互作用的声传播理论, 当入射波为平面波时, 相互作用的次级波仍然是平面波. 在这样的情况下, 可以将三维非线性方程组简化为一维情况, 从而算得浓颗粒介质中的粘滞系数, 结果表明, 颗粒介质中的粘滞系数不仅依赖于颗粒的体积分数而且还与频率有关. 根据推导过程可知, 对比于爱因斯坦理论所能应用的限制, 本文的结果可以更广泛地应用于实际介质.     

阻塞态颗粒介质的慢速阻力

报导了不同尺寸的大球缓慢压入颗粒床过程中所受阻力随深度变化的实验测量结果,发现阻力曲线在不同的深度区域有不同的增长规律,存在凹—凸转变.阻力在较浅的区域满足1.3次方的幂率增长,而在较深的区域趋向0.3次方的幂率增长.通过研究凹凸转变中拐点的性质,发现这种阻力增长速度趋缓的转变不是来源于前人认为的器壁支撑导致的介质压强饱和,而是来源于侵入物自身的体积效应.此外,适用于颗粒介质快速阻力的静水压力描述并不适用于阻塞态颗粒介质的慢速阻力行为,实验表明慢速阻力对深度的依赖关系不是线性,且测得的静水压力系数也远大于理论估算值. 关键词： 颗粒介质 阻力 力链重组     

混浊大气介质调制传递函数的一般特征

基于混浊介质的调制传递函数(MTF)和在各向同性漫射光源照射下平行平面混浊介质出射光强度分布之间的等效原理,利用辐射传输算法DISORT数值计算了几种典型的均匀大气混浊介质的MTF,获得了整个空间频域内MTF的一般特征.结果显示,大气介质的MTF不但依赖于介质的光学厚度(散射和吸收),也依赖于介质的散射相函数.给出了大...     

溶胶-凝胶法制备的Mn基钙钛矿多晶样品中的颗粒边界效应

溶胶-凝胶法制备的La2/3Ca1/3MnO3多晶样品零场下观测到的电阻随温度的变化同最近针对铁磁金属颗粒体而提出的模型进行了定量的比较性研究,基于这一研究, Mn基钙钛矿多晶样品中颗粒边界效应得以讨论.     

超常介质中暗孤子的形成和传输特性研究

利用一种扩展的双曲函数级数方法求解超常介质中的传输方程，得到了各种不同情形下的暗孤子解，分析了可控自陡效应和二阶非线性色散效应对孤子形成和传输特性的影响.结果表明，超常介质中负的自陡效应使得暗孤子的中心位置随传输距离向脉冲前沿方向漂移，与常规介质中自陡效应(恒为正)的作用相反；特别是，由于二阶非线性色散的作用，使得在没有线性群速度色散的情形下同样可形成孤子，而且在反常线性色散情形也可形成暗孤子.     

拉曼效应对负折射介质中超短脉冲传输的影响

通过数值法对包含拉曼延迟响应的(3+1)维非线性薛定谔方程进行求解,研究了超短脉冲激光在负折射介质中传输时拉曼效应对自聚焦传输特性的影响,着重分析其不同与常规介质的反常传输现象.结果表明:由于负的折射率影响,拉曼效应将导致超短脉冲在自聚焦过程中频谱发生蓝移现象,这与常规介质对应情形相反;而它对负折射介质中超短脉冲的自聚焦特性的影响与常规介质相同,即拉曼效应将诱导自聚焦效应首先发生在脉冲的前沿.本文研究工作对将来利用负折射介质来操控超短光脉冲串产生、自聚焦等许多实际应用领域研究具有重要的指导意义.     

用边界元法分析非均匀介质中的传输线

从静电场边值问题的积分解出发,推导出用边界元法求解分区均匀介质填充传输线问题的矩阵表达式,给出传输线电容参数的计算公式,介绍用边界元法求解分区均匀介质填充传输线问题的基本原理和求解过程。对两类传输线的计算结果表明：用边界元法求解分区均匀介质填充传输线问题,不仅具有较高的计算精度,而且可以很方便地应用于各类复杂截面分区均匀介质填充传输线问题的工程设计与计算,边界元法是求解分区均匀介质填充传输线问题的一种有效方法。