MSM光探测器瞬态特性的二维分析及优化设计

应用有限差分方法对金属-半导体-金属光探测器进行二维分析,全部数值模拟工作都是基于半导体物理的基本微分方程完成的.结合模拟结果对金属-半导体-金属光探测器的瞬态响应进行了分析,以特性分析结果为基础针对探测器的响应速度和响应率等性能指标进行了二维结构上的优化设计.     

有限长通电圆柱导体温度分布的严格解及COMSOL模拟

用分离变量法精确求解了有限长通电圆柱导体在第二、三类边条件下不同测试点的温度随时间的变化关系,并利用COMSOL多物理场仿真软件进行数值模拟,得到了温度在圆柱体内的分布图.与实验测出的圆柱体上下表面及侧面中间位置的温度随时间的变化关系相比,数值模拟结果与实验曲线变化趋势一致,可达到的最高温度完全符合,并与解析解所得当通电时间足够长时系统会趋于一个稳定的极限温度分布的结果相符合.     

有限长带电导体直线的电荷分布

通过3种方式给出有限长带电导体直线的电荷密度分布,结果表明电荷分布并不均匀.     

导体棒在磁场中的转动问题研究

用经典物理的方法研究了导体棒在磁场中的转动规律,并用M athCAD2001软件进行了数值模拟。     

激光二极管抽运Nd:YVO4晶体的三维热效应分析

针对激光二极管抽运的以Nd:YVO4板条晶体为增益介质的激光器件,基于有限容积法数值分析各向异性介质的热传导方程,给出了Nd:YVO4晶体板条结构的热分布数值模型,并分别模拟仿真了808nm半导体激光器双端端面抽运,大面均匀抽运,大面周期分布抽运三种抽运结构,得到了Nd:YVO4板条晶体在这三种抽运结构下的非稳态时不同时刻的温度曲线和稳态时的三维温度分布切面图.     

运用有限差分时域法计算具有径向色散特性的圆柱形隐形斗篷

提出了一种具有径向色散特性有限差分时域法（FDTD法）的电磁隐形斗篷建模.隐形斗篷的介电常数和磁导率是采用了drude色散模型以及相应的色散FDTD算法.数值模拟表明,在理想的条件下,隐形斗篷中的物体对外电磁场是隐形的.对于入射平面波和点声源,波前平滑地进入隐形斗篷,并绕过中心的物体区域,离开隐形斗篷后又恢复为原来的传播状态.远场散射图表明,与一个理想导体圆柱相比隐形斗篷可以减少沿各个方向的散射.     

带纳米金属棒PSTM孔径光纤探针成像的数值模拟

用三维时域有限差分方法对带纳米金属棒孔径光纤探针成像进行了数值模拟。采用等高扫描从分辨率和灵敏度的角度分别讨论了纳米金属棒长度、扫描高度、孔径大小及镀膜厚度对成像的影响。数值模拟结果显示,带纳米金属棒镀膜孔径探针的性能主要受纳米棒的尺寸决定,较普通孔径探针在分辨率和灵敏度方面都有明显改进,并且稳定性更高。     

基于Tesla变压器和螺旋线的长脉冲发生器

提出了一种结构紧凑的长脉冲发生器，该发生器的螺旋型形成线包含有磁性材料构成的内导体棒和外屏蔽。形成线通过内置的高耦合Tesla变压器充电，变压器的初级线圈紧靠外磁芯导体，次级线圈位于螺旋中筒和外筒之间。对这种结构的螺旋线进行了特征参数的理论计算和波传输数值模拟，并进行了简单的原理验证实验。实验结果表明:这种设计是合理的、可行的。     

基于Tesla变压器和螺旋线的长脉冲发生器

 提出了一种结构紧凑的长脉冲发生器，该发生器的螺旋型形成线包含有磁性材料构成的内导体棒和外屏蔽。形成线通过内置的高耦合Tesla变压器充电，变压器的初级线圈紧靠外磁芯导体，次级线圈位于螺旋中筒和外筒之间。对这种结构的螺旋线进行了特征参数的理论计算和波传输数值模拟，并进行了简单的原理验证实验。实验结果表明：这种设计是合理的、可行的。     

有限差分格式的一个通用色散-耗散条件

通过分析显式有限差分格式的数值色散和数值耗散,导出一个适于有限差分格式的通用色散-耗散条件.根据群速度和耗散率之间的物理关系,确定了用以抑制数值解中伪高波数波所需要的适度耗散.在以往发展的低耗散加权基本无振荡格式WENO-CU6-M2上的应用表明,该条件可用作优化线性或非线性有限差分格式的色散和耗散的通用指导准则.此外,满足色散-耗散条件的改进WENO-CU6-M2格式还可选作低分辨率数值模拟,以三维Taylor-Green涡向湍流转捩和自相似能量衰减问题展现了它的这种能力.与经典的动态Smagorinsky亚网格尺度模型相比,在Reynolds数Re=400~3000条件下,无黏和黏性Taylor-Green涡的数值模拟结果均得到明显改善.在保持激波捕捉特性同时,与最新的隐式大涡模拟模型的计算效果相当.      

几种不同形状导体表面的电荷面密度

对无限大导体表面，楔形导体表面，半圆柱形凸起表面电荷面密度进行了具体的计算，结果表明在静电平衡的条件下导体表面虽曲率相同，但表面电荷面密度却可以不同．     

导体椭球的面电荷密度和曲率的关系

通过求解拉普拉斯方程,得到导体椭球的电势分布情况,进一步分析了导体表面的面电荷密度和曲率的关系,得到面电荷密度不是和曲率成正比,而是和曲率的1/3次方成正比的.     

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.     

带电导体椭球的面电荷密度与主曲率半径的关系

求出了带电导体椭球的面电荷密度与主曲率半径的关系.     

均匀磁场中旋转的轴对称导体上的电荷分布析

分析了均匀磁场中旋转的轴对称导体上的电荷分布，指出这里不存在普遍的面电荷密度公式。     

也谈均匀磁场中旋转的中性轴对称导体上的电荷分布

严格证明了中性轴对称导体在均匀外磁场中旋转时,等势面为同轴圆柱面,并由电荷守恒定律证明该轴上的磁场精确等于外磁场Bo。同时还得出了该导体表面电荷密度的普遍公式。     

导体与点电荷之间的相互作用能的一点讨论

不带电荷的导体移到点电荷的静电场中时,导体表面会产生感应电荷.我们证明对任意形状的导体,导体和点电荷之间的相互作用能是点电荷与其镜象电荷之间库仑作用能的1/2,并且对此结果给出一个非常简单的解释.     

屏蔽电缆对脉冲X射线响应的数值计算

 结合蒙特卡洛方法和时域有限差分(FDTD)方法，计算了电缆受脉冲X射线辐照时介质层内的运流电流密度，并以此为麦克斯韦方程的源，计算得到了电缆两端接匹配负载时的芯线响应电流。该方法综合考虑了电缆芯线、介质层和屏蔽层的沉积电荷对芯线响应电流的影响。计算结果表明：芯线响应电流大小与电缆受辐照长度成正比，电流由辐照中心向两边流走；源区越靠近中心位置，电流幅度越小，源的中心位置处，电流为零，源区存在静电场；源区外，电流大小相等，方向相反。最后，利用有限差分法计算得到的电场强度反推出了芯线电荷数，与蒙特卡洛方法计算的结果相比，FDTD方法计算的要低20%，该误差可能由将3维问题近似为1维问题所引起。     

基于高温超导带材的三通道导体载流特性的仿真研究

本文基于三通道扭曲堆叠导体和准各向同性导体, 提出了三通道准各向同性导体. 在有限元仿真软件中使用自洽模型对两种导体进行建模, 分析并对比了两种三通道导体的临界电流、 临界电流各向异性、 工程电流密度与导体半径之间的关系. 仿真结果表明三通道准各向同性导体在背景场条件下具有使用价值, 同时也为提高两种三通道导体工程电流密度提出了建议。     

New solutions for charge distribution on conductor surface

In the paper, a problem of electrostatics for charge distribution on a conductor surface is analytically solved for three new particular cases of conducting surfaces with complicated shape and specified value of electrostatic potential. The exact analytical expressions for surface charge density for the bodies are obtained. All the solutions are represented in a clear view of 3D graphs. It is shown that the proposed method of electrostatic problem for conductors allows to obtain infinitely many numerical solutions for the problem but only several special cases can be solved analytically.