RKDG有限元法求解一维拉格朗日形式的Euler方程

描述一种新的求解Euler方程的拉格朗日格式,该格式用Runge-Kutta Discontinuous Galerkin(RKDG)方法在拉格朗日坐标系求解Euler方程,剖分网格随流体运动.新格式不仅保证流体的质量、动量和能量守恒,而且能够在时间和空间上同时达到二阶精度.数值算例表明在一维情况,随着拉氏网格的移动和改变,格式在时间和空间上仍保持二阶精度,并且没有数值震荡.     

局部时间步长间断有限元方法求解三维欧拉方程

使用间断有限元方法求解三维流体力学方程.空间剖分采用非结构四面体网格,为了克服显格式在单元网格尺寸差别较大时计算效率低下的问题,在格式中采用局部时间步长技术(LTS),即控制方程在空间、时间上积分得到一种单步格式,既可以局部计算每个单元又避免了Runge-Kutta高精度格式处理三维问题时存储量过大的问题.为了提高流体力学方程计算精度,在计算单元边界的数值流通量时使用任意高阶精度方法(ADER).数值算例表明格式稳定有效.     

二维三温能量方程的九点差分格式及其迭代解法

给出了激光驱动内爆数值模拟中二维三温能量方程的九点差分格式及其迭代解法,并给出了九点差分格式与五点差分格式对比计算结果,对一维和二维物理模型进行了数值模拟,得到了令人满意的数值结果。     

三维格子Boltzmann方法研究上升双气泡的运动特性

应用格子Boltzmann三维模型，对双气泡在静水中的运动进行数值研究.采用八点差分和十八点差分格式分别求解一阶▽φ和二阶▽²φ可以有效避免气液密度比过大造成的数值不稳定问题.结果表明：当两个相同直径的气泡在上升时，位置靠上的气泡形状变化像单气泡上升一样，而位置靠下的气泡会受到前一个气泡尾迹的影响，并有很明显的形状变化.当两个气泡直径不同时，不管初始位置如何，大气泡总会对小气泡造成强烈的影响.     

用基于磁场的改进型有限差分法分析光波导的全矢量本征模

提出一种改进的有限差分法,用以求解全矢量磁场波方程,分析光波导承载的全矢量本征模.离散交叉项时,采用与波导结构无关的六点差分格式,考虑磁场分量的导数在芯包分界处的不连续性,比传统四点差分格式有更高的计算精度.分析阶跃型光纤、矩形和脊形光波导的全矢量本征模问题,给出全矢量基模的磁场分布及其归一化传播常数,揭示全矢量本征模的混合特性,所得结果与解析法、高精度模横向谐振法的结果吻合,验证了方法的收敛性与计算精度.     

大长宽比扭曲网格上辅助网格差分方法

讨论抛物型方程的离散差分格式的构造,对九点差分格式进行了适用范围的讨论,并在此基础上提出辅助网格差分方法,用于处理因网格长宽比大且扭曲较大的网格引起的计算精度与计算效率降低的问题,该方法从守恒方程出发,将九点差分格式应用于按某种合适的方式进行重分之后的网格上,减少由于网格正则性差以及网格节点上的物理量采用周围网格量的加权平均等原因所引起的计算误差,得到一个新的但其解仍然逼近原来网格上的物理量的方程组.所构造的方法便于实施,且更适合于对实际物理模型的模拟,能比较好地适应流体大变形导致的网格扭曲,数值试验表明它有较好的数值精度和稳定性.     

基于近似Riemann解的有限体积ALE方法

研究二维平面坐标系和二维轴对称坐标系中四边形网格上可压缩流体力学的有限体积ALE(Arbitrary Lagrangian Eulerian)方法.数值方法采用节点中心有限体积法,数值通量采用适用于任意状态方程的HLLC(Harten-Lax-Van Leer-Collela)通量.空间二阶精度通过用WENO(weighted essentially non-oscillatory)方法对原始变量进行重构获得,时间离散采用两步显式Runge-Kutta格式.数值例子显示,方法具有良好的激波分辨能力和高精度的数值逼近能力.     

基于PML边界的有限差分法及其在光波导泄漏损耗计算中的应用

利用结合完美匹配层(PML)边界的有限差分法计算了光波导的泄漏损耗.通过采用非均匀格点差分格式和反正切坐标变换的方法,有效地减小了计算量并提高了计算精度.分析了PI(polyimide)掩埋型波导和SOI(silicon-on-insulator)脊型波导两种典型结构的泄漏损耗,给出了波导结构尺寸对泄漏损耗的影响,并对有效减小泄漏损耗的方法进行了讨论.     

非正交网格上的九点格式在热传导问题中的改进

对文献[1]在二维Lagrange流体力学网格上构造的扩散方程九点差分格式做了进一步的讨论和改进,给出了一般形式边界条件的计算格式。数值试验的结果表明,这些改进提高了原格式数值结果的精度。     

一种基于AUSM分裂的真正多维HLL格式

文章给出了一种真正多维的HLL Riemann解算器.采用AUSM分裂将通量分解成为对流通量和压力通量, 其中对流通量的计算采用迎风格式, 压力通量的计算采用HLL格式, 且将HLL格式的耗散项中的密度差用压力差代替, 从而使得格式能够分辨接触间断.为了实现数值格式真正多维的特性, 分别计算了网格界面中点和角点上的数值通量, 并且采用Simpson公式加权组合中点和角点上的数值通量得到网格界面的数值通量.为了减少重构角点处状态时的模板宽度, 计算中采用基于SDWLS梯度的线性重构获得2阶空间精度, 而时间离散采用2阶保强稳Runge-Kutta方法.数值实验表明, 相比于传统的一维HLL格式, 文章的真正多维HLL格式具有能够分辨接触间断, 以及更大的时间步长等优点.与其他能够分辨接触间断的格式(例如HLLC格式)不同, 真正多维的HLL格式在计算二维问题时不会出现激波不稳定现象.      

Polarimetric method for the determination of the optical axis tilt angle at boundaries of a liquid-crystal layer

A polarimetric method is proposed to determine the tilt angle of the local optical axis of a liquid crystal at layer boundaries. The method is based on the measurement of the azimuthal polarization angles of light waves passed through a liquid-crystal cell or reflected from it. This method requires neither the knowledge of the refractive indices of a liquid crystal nor the homogeneity of the layer. The method can be applied in the whole range of tilt angles. Experimental data on the measurement of the tilt angles in cells assembled by the scheme of a prism liquid-crystal polarizer are presented.     

Design and Evaluation of an N:N Optical Coupler Using an Integrated Waveguide Mirror

We proposed and fabricated an N:N optical coupler using an integrated waveguide mirror. Optical circuits can be miniaturized with small bending by reflecting mirrors. The parabolic curve was applied to the mirror shape because it was necessary to collimate the reflected beam so as to distribute the input light to the output waveguides. We fabricated the 8:8 optical coupler using silica waveguide. The chip size was about 7mm x 15mm. The excess loss of the device was about 8 dB larger than simulation results calculated using beam propagation method. The dependence on the wavelength and polarization was about 0.4 and 0.15 dB, respectively. The excess loss was mainly attributed to the mirror tilt and will be reduced by optimizing the etching conditions to decrease the mirror tilt angle.     

Generalized source method: New possibilities for waveguide and grating problems

A new, general and exact method for resolving waveguide and grating problems is presented whereby the unknown electric field in a given dielectric distribution in the presence of an arbitrary source distribution can be obtained exactly from the known complete electric field solution in a simpler dielectric structure in the presence of the same source distribution. The method can be used in the form of an iterative scheme. The solution can also be obtained through an implicit equation which can be solved numerically without convergence problem by matrix inversion. The application of the method to the case of abnormal reflection under normal incidence from a segmented waveguide is given as an example.     

MRTD算法在集成平面光波导组件分析中的应用

将基于Daubechies紧支集尺度函数的时域多分辨分析（MRTD）算法用于集成平面光波导组件的时域分析中,实现了MRTD算法的各向异性理想匹配层（APML）吸收边界条件,并对平行介质带定向耦合器进行了数值模拟和验证,所得结果与解析解非常一致.与传统的FDTD算法相比,MRTD算法在不牺牲计算精度的前提下能够大大节省计算资源.     

周向重叠三分螺旋折流板换热器壳侧性能试验研究

对倾斜角为20°、24°、28°和32°的单头以及32°的双头周向重叠三分螺旋折流板换热器和弓形折流板换热器的传热和压降性能进行了测试,换热器采用公共壳体和可更换管芯结构。采用壳侧轴向雷诺数和轴向欧拉数分别作为反映壳侧流量和阻力系数的无因次参数。试验结果显示在试验范围内周向重叠三分螺旋折流板换热器壳侧换热系数、壳侧压降和综合性能指标都随着倾斜角增大而减小;倾斜角20°方案的性能指标最佳,其平均壳侧努塞尔数和轴向欧拉数与弓形折流板方案的数值之比分别为1.123和0.45;双头螺旋折流板方案的换热系数和压降都大于同样倾斜角的单头螺旋折流板方案,但两者的综合性能较接近。     

Group-velocity-mismatch compensation in cascaded third-harmonic generation with two-dimensional quasi-phase-matching gratings

A novel scheme to achieve broadband cascaded third-harmonic generation by use of two-dimensional quasi-phase-matching gratings is proposed. Intrinsic group-velocity mismatch is compensated by the pulse front tilt in noncollinear interaction geometry. The presented scheme enables broadband third-harmonic generation in a single device of long interaction length, which reduces the operation intensity dramatically.     

The study of multilayer planar optical waveguide structure with nonlinear cladding

A novel method for analyzing the multilayer and multibranch optical waveguides with nonlinear cladding is presented. This method can also be used to analyze the multiple-quantum-well (MQW) waveguide structure. Numerical simulation results show that our analyses are reasonable.     

Three-Dimensional FDTD Analysis of Chiral Discontinuities in the Waveguide

A simple finite difference time domain (FDTD) scheme for chiral media is developed for modeling the chiral discontinuities in the waveguide with the aid of the second-order backward finite difference. The accuracy of the FDTD scheme is demonstrated by the comparison between our calculated results and those in the literature for achiral and chiral media. Comparisons of characteristics between chiral and achiral discontinuities in the waveguide are presented at last.     

闪耀光纤光栅写制技术及解调技术研究

利用相位掩模法,对闪耀光纤光栅的写制技术进行了研究.在载氢光敏光纤中写制了不同倾斜角度的闪耀光纤光栅,给出了相应的结果谱图.利用闪耀光纤光栅的包层耦合模,通过侧面光检测技术,实现了一种以闪耀光纤光栅为分光器件的光纤光栅波长解调系统.对C波段的波长进行了解调,给出了实验系统及相应结果分析.