非均匀介质球颗粒的等效介电常量

从求解拉普拉斯方程的边值问题出发,讨论了非均匀介质球颗粒的等效介电常量,给出了多种介质组成的多壳层介质球颗粒的等效介电常量的一般递推公式,推导了壳层的介电常量随半径连续变化的梯度介质球的等效介电常量的微分方程．并以壳层的介电常量为幂函数为例,得到了梯度壳层介质球的等效介电常量．     

关于均匀带电球壳表面场强的研究

众所周知,均匀带电球壳在其内部产生的电场强度为零,在其外表面附近产生的电场强度为kQ/R2.那么球壳上产生的电场强度是多少呢?教学过程中很多学生提出了这个问题,不少学生甚至有的教师都认为球壳上的电场强度和球壳外表面附近是     

介质阻挡放电中电介质参量对放电时间特性的影响

采用介质参量不对称的装置,在大气压氩气介质阻挡放电中,研究了不同电介质温度及不同电介质材料对放电时间特性的影响.实验发现,外加电压较低时,正负半周的放电时间波形没有明显的差别;外加电压较高时,正负半周的放电脉冲个数不同.分析表明,电介质温度以及材料均影响壁电荷的积累,进而使放电特性发生改变. 关键词： 介质阻挡放电 时间特性 壁电荷 介电常数     

正弦削波电压调控大气压氦气非平滑表面介质阻挡放电均匀性的仿真研究

在大气压介质阻挡放电的实际应用中,等离子体通常作用于非平滑表面.其表面形貌导致的电场畸变和表面电荷分布不均匀,会对放电的均匀稳定产生不利影响.建立了下介质板为波浪状的大气压氦气介质阻挡放电仿真模型,并采用正弦削波电压对放电均匀性进行调控.结果表明:相比于未削波情况下,放电均匀性提高,介质阻挡放电从柱状放电模式转换为准均匀放电模式.这可以归因于气隙电压降低而产生的不完全放电消散;随后的电子回流过程使残余空间电子与表面电荷中和,限制了表面电荷积累.随着削波比例增加,表面电荷分布更为均匀,进而导致电场分布在径向上波动减弱.此外,在一定削波范围内放电效率也有所提高.本研究揭示了削波电压对非平滑表面介质阻挡放电的影响机理,为介质阻挡放电均匀性调控提供了新的思路.     

空间电荷和介质表面电荷对微放电演化过程的影响

微放电是制约航天器微波部件功率容量的主要瓶颈之一。以介质微波部件中典型的介质加载平行板波导为例,基于三维粒子模拟分别对仅考虑外加微波场（情况1）、考虑外加微波场和空间电荷（情况2）以及考虑外加微波场、空间电荷和介质表面电荷（情况3）三种情况下微放电演化过程中电子数目、瞬态二次电子发射系数、归一化反射波电压以及介质表面与上金属板之间的间隙电压随时间的变化进行了仿真,并给出了情况3电子分布和介质表面电荷密度随时间的变化过程。在此基础上,明确了空间电荷和介质表面电荷在微放电过程中所起的不同作用：即空间电荷会使微放电达到饱和状态,介质表面电荷则导致微放电饱和状态无法持续,最后自行熄灭。介质表面电荷导致了微放电过程中介质和金属瞬态二次电子发射系数下降速率不一致,归一化反射波电压幅度随时间变化的包络类似于“眼睛”形状、间隙电压类直流偏置、非对称电子能量分布等特殊现象。     

激励电压对沿面介质阻挡放电特性的影响分析

近年来,沿面介质阻挡放电(SDBD)用作大气压下气流控制的等离子体激励器因其众多的优点受到了广泛的关注.然而,国内外对沿面介质阻挡放电及其应用的研究尚处于探索阶段,对其放电特性的影响因素缺乏规律性的认识.因此,对SDBD相关特性和影响因素进行研究具有重要理论意义和应用价值.本文使用频率5～20 kHz,峰值电压0～30 kV的可调正弦交流电源激励大气压环境下的SDBD装置.通过调节激励电压大小,研究了其与SDBD放电特性之间的关系,对等离子体放电电流、放电形貌、功率损耗、诱导气流以及机械效率进行了分析.实验结果表明,SDBD消耗功率、放电强度和诱导气流均会随着激励电压的增大而增大,但机械效率存在先增大后减小的趋势,说明等离子体流动控制中研究中存在最佳效率点.     

估算线筒式介质阻挡放电场强和电子平均动能的方法

利用静电场模型对线筒式介质阻挡放电电场强度进行了计算,并对电子平均动能进行了估算。通过对单双介质阻挡放电(DBD)的对比,发现在相同的放电条件下,双介质DBD产生的电场强度和电子平均动能比单介质DBD的要大。这就很好地解释了在相同的放电参数下,甲苯的降解效率在双介质DBD中要比单介质DBD中大。     

非均匀纵向场对等离子体平衡的影响

讨论了纵向不均匀磁场导致磁面与等离子的畸变。对于锐边界情形和具有体电流分布情形求解了平衡方程，特别是给出了磁面变形依赖于各参量变化的表达式。     

二极管激光吸收光谱法对低气压介质阻挡放电等离子体中氩的亚稳态的诊断

利用可调谐二极管激光吸收光谱技术对低气压氩气介质阻挡放电等离子体进行诊断,重点考察了Ar亚稳态1s₅和1s₃的数密度和气体温度随放电电压,气压,流量,极板间距,以及随N₂配比的变化情况。实验基于朗伯-比尔(Lambert-Beer)定律,通过计算吸收谱线的吸收峰面积求取Ar亚稳态的数密度,同时对谱线进行Voigt拟合得到多普勒展宽,进而求出气体温度。Ar亚稳态主要由电子碰撞产生,但同时电子也会碰撞亚稳态发生猝灭作用,从而使数密度减少;气体温度则与等离子体的实际功率、电子的状态以及粒子之间的碰撞有关。实验结果表明在本实验条件范围内,Ar亚稳态数密度和气体温度随放电电压和流量的增大都先增大,之后逐渐趋于平缓,但两者随流量的变化幅度都较之随放电电压的小,增长较缓慢。随气压的升高,Ar亚稳态数密度和气体温度先增加并达到一个极大值,而之后逐渐降低。实验数据表明,气压对谱线展宽有较明显的影响作用。适当增大极板间距,Ar亚稳态数密度明显降低,但气体温度却有所升高。N₂的加入对亚稳态有很强的猝灭作用,0.5%的N₂就会使数密度下降50%,但随着N₂浓度的进一步增大,其数密度不再明显降低。     

介观非均匀双相介质中局域流对弹性波传播的影响

针对弹性波衰减与速度频散问题，基于Pride和Berryman的介观非均匀双重孔隙介质理论模型，推导一组用位移表示，另一组用位移及孔压表示的全新形式的耦合动力学方程组，并基于双孔介质模型，推导出弹性波的相速度与逆品质因子的解析式，重点讨论介观尺度下的局域流动对弹性波传播特性的影响.数值算例表明：快波的速度随着频率的增加而迅速增加，且介观流动损失比Biot损失至少高一个数量级；同时局域流对慢波也有着不同程度的影响.证实了局域流是波能损失和相速度频散的主要因素.     

均匀外场中介质球壳的场分布

应用轴对称情形下Laplace方程在球坐标系中的通解,根据边值关系,求出了在均匀外场中介质球壳各区域的势函数,讨论了场分布特点,并由此得到了介质球壳的磁屏蔽效果.     

在均匀磁场中旋转的导体厚球壳上电荷的分布--证明在磁场中转动的导体表面电荷分布无普遍公式

用简单方法求出了在均匀磁场中旋转的导体厚球壳上电荷的分布,证明了在磁场中转动的导体表面电荷分布无普遍公式。     

块状TiO2气凝胶的溶胶-凝胶过程及结构

对块状TiO2气凝胶的溶胶-凝胶过程及结构进行了实验研究,结果发现:增加催化剂的量,凝胶化时间缩短,湿凝胶的透明度降低,强度提高;增加前驱体的量,凝胶化时间缩短,湿凝胶的透明度变化不大,强度提高;增加水量,凝胶化时间先缩短后增加,湿凝胶透明度先减小后增加,强度先增加后减小。利用扫描电镜对超临界干燥法制备的不同催化剂量和密度的块状TiO2气凝胶的结构进行了表征,并对结构与溶胶-凝胶过程之间的联系进行了分析。结果表明:增加催化剂量,由于缩聚反应进行的程度提高,气凝胶粒子粒径较小且总的孔径较大。减小前驱体量,气凝胶粒子粒径增大且结构逐渐疏松。     

外加磁场下真空沿面闪络特性数值模拟

以单粒子模型和带电粒子运动方程为基础,采用蒙特卡罗方法,编写了真空沿面闪络过程计算程序,研究了外加磁场对真空沿面闪络过程的影响,主要是对二次电子发射及电子束的雪崩运动的影响。研究表明：外加磁场的存在,改变了绝缘体表面电子的运动,进而影响到绝缘体表面电荷的分布,从而在宏观上对绝缘体的耐受电压产生影响;外磁场抑制真空沿面闪络的效果与磁场的空间分布有关,磁场加在阴极附近时产生的效果优于加在阳极附近。     

Radiation of waves from a spherical shell accelerating in an acoustic medium

A thin, elastic and ring-stiffened spherical shell accelerates in an acoustic medium which is inviscid, irrotational and compressible. The transient response of the fluid-shell system is studied numerically. The effect of the translation of the center of mass of the shell on the radiated fluid pressure is discussed. Two acceleration functions with the same shape but different durations are used in the analysis. The propagation of the radiated pressure along the wet surface of the shell and along the radial co-ordinate is presented.     

带电导体椭球表面的电荷密度与电场

利用极限情形推断了带电导体椭球表面的电荷密度与电场强度.     

带电线电场中导体球上的特定电荷分布

研究了带电导体球在带电直线电场中的电荷分布问题,并计算了两种特定情况下导体球表面的电荷密度.     

Effects of rotation on Landau states of electrons on a spherical shell

Based on a previously observed analogy between electromagnetic and non-inertial effects, we investigate the competition between magnetic field and rotation in the quantum motion of an electron constrained to the surface of a sphere. We solve numerically the Schrödinger equation of the problem for the energy eigenvalues and the eigenfunctions and compare the effects of the magnetic field and rotation. We obtain that, for a weak magnetic field, an electron can not distinguish between magnetic field and rotation, since they lead to equivalent behavior. But this is no longer true for strong magnetic fields. However, surprisingly, even though the rotation and magnetic fields play different roles in the electronic properties of the system, when together, each influence of the magnetic field on the energy levels can be separately balanced by rotation. We also show that no matter the intensity of the magnetic field, it is always possible to destroy the Landau levels in the sphere by rotation.     

导电介质表面边界问题的处理

介绍笔者在"电磁场与微波技术"的教学中,对导电介质表面边界问题的处理方法,可弥补教材不足,引导学生深入思考,提高学习能力.