一维周期与准周期排列沟槽结构的流体减阻特性研究

本文设计了具有相同平均沟槽密度的三种排列类型的一维沟槽结构: 密排列、周期间隔排列和两种准周期间隔排列, 并采用数值模拟和实验验证相结合的方法研究了一维沟槽结构在不同排列下的流体减阻特性. 模拟计算分析流场特征和总阻力, 发现相对于密排列和周期间隔排列的沟槽结构, 准周期间隔排列具有更好的减阻特性, 并且这一结果得到减阻实验的验证. 通过流场分布特性进一步分析沟槽结构的减阻机理. 机理分析发现高速流在经一维准周期结构的扰动波调制后形成了准周期间隔排列的速度条纹相, 这有效地抑制了大涡在流向和展向上的形成, 从而实现较大幅度的减阻. 同时对比分析沟槽排列结构调制展向涡和流向涡各自对流动减阻的贡献, 结果表明, 调制流向涡对减阻的作用更大.关键词：流体减阻沟槽结构准周期     

一维短沟槽复合准晶结构减阻效应及模拟分析

本文测试了人工构建的一维短沟槽复合准晶结构对流体的减阻性能,并与一维短沟槽复合周期结构和一维沟槽周期结构的流阻进行了对比.实验结果表明,一维短沟槽复合准晶结构的减阻效果优于一维短沟槽复合周期结构,其中一维短沟槽十二重复合准晶结构的减阻效果最佳,同时与一维沟槽周期结构具有同样的减阻效果.在机理分析方面,建立了二维光栅的夫琅禾费衍射波模型,对通过一维短沟槽复合准晶结构的波谱特征进行模拟分析. 频谱分析表明,经过二维准周期光栅的相干波强度谱具有谱带结构特征,抑制了大角度方向上的强峰形成.这一结果与流体流过一维短沟槽复合准晶结构相对应,展向上的准周期结构在激活边界层微扰动的同时,也使得二次涡分布比较均匀,从而抑制了展向强扰动的形成,所以能够有效减小流阻.     

带沟槽结构的平板流动中的熵产分析

基于大涡模拟,采用Fluent软件对带沟槽结构的平板流动过程进行熵产分析,探究沟槽结构引起的熵产变化规律.结果表明:沟槽结构能减少流动过程中的熵产,在30 m·s^-1时(Re≈20 000),近壁区总熵产减少约25%, 40 m·s^-1时(Re≈27 000)减少约19%,但其结构对后续流动没有持续性影响,且随着法向高度的增加,影响逐渐变小;熵产在沟槽顶端部分的数值远大于其他区域,湍流作用引起的熵产起主要作用.所得结论为优化沟槽结构减阻提供了理论依据.     

一维准周期结构声子晶体透射性质的研究

提出了一维准周期结构的声子晶体模型.对弹性波通过该一维准周期结构声子晶体的透射系数进行了数值计算,并与周期结构的透射系数进行了比较.计算结果表明,弹性波通过一维准周期结构声子晶体时,同样会有带隙的出现,且带隙所在频率范围与周期结构的情形完全一样,不同的是在准周期结构声子晶体中,带隙内有很强的局域共振模.对此局域模性质的研究有助于声波或弹性波滤波器的制作.关键词：准周期结构声子晶体局域化     

二维八重准晶有机光子晶体平板的光学传播特性

采用时域有限差分法研究了二维八重准晶有机光子晶体的光传输特性,重点分析了光束在聚苯乙烯空气柱平板结构和聚苯乙烯介质柱结构中的透射特性与光局域特性。研究结果表明,即使在低折射率对比度的情况下,两种完整八重准晶平板结构中均出现了可见光波段的光子带隙和本征模,且光子带隙中心位置随着平板厚度的增大而红移。当在两种准晶结构中引入缺陷微腔时,带隙内的缺陷模产生位置和波长红移特性随着微腔结构的变化规律明显不同,这种差异性是由两种物理机制(即光子晶体缺陷能级变化与微腔所支持的驻波条件)共同作用的结果。这一研究结果将为实验制备有机准晶发光器件提供一定的理论基础。     

混合准周期异质结构的带隙补偿与展宽

基于一维光子晶体异质结构的多帯隙交叠补偿思想,提出了一种新颖的混合准周期级联结构,用于扩大全方位光子带隙.该全方位反射器结构由Fibonacci准周期结构和Thue-Morse准周期结构级联构成,研究表明,相比单种准周期结构,其全方位光子带隙宽度有显著提高.系统研究了结构参数(如周期数、阶数、介质折射率和厚度)对该结构光子带隙的影响,通过与周期结构带隙特性的比较,分析了准周期结构易于实现多带隙交叠的原因,为更复杂带隙结构的补偿和展宽奠定了设计基础.     

具有微型沟槽结构旋转圆盘减阻的实验研究

建立了开式旋转圆盘系统减阻实验平台,对圆盘螺线沟槽减阻进行实验研究,并可以结合数值研究手段对微型沟槽减阻的机理进行研究。实验结果表明圆盘开槽面积为7.4%时,螺线微型沟槽使得旋转圆盘的最大减阻率达6.1%,V型沟槽两侧的压力差所产生的正扭矩是其减阻的主要原因。沟槽还能起到提高圆盘内径与外径处的静压差的效果。研究结果还表明,采用和平板减阻相同的无量纲尺寸的沟槽会引起圆盘表面的剪应力较大增加。     

广义Fibonacci准周期结构声子晶体透射性质的研究

提出了一维广义Fibonacci准周期结构的声子晶体模型. 对弹性波通过该一维准周期结构声子晶体的透射系数进行数值计算,并与周期结构和标准Fibonacci准周期结构声子晶体的透射系数进行比较. 结果表明,利用一维广义Fibonacci准周期结构的声子晶体可获得比周期结构和标准Fibonacci准周期结构声子晶体更大的带隙范围,同时在带隙内有更丰富的局域模式存在. 对局域模性质的研究有助于声波或弹性波滤波器的制作.关键词：广义Fibonacci准周期结构声子晶体局域化     

一维Fibonacci准周期Frustrated Ising模型的热力学特性

分别给出周期和自由边界条件下求解一维Fibonacci准周期Frustrated Ising模型的配分函数的方法。研究它的低温热力学性质,发现当温度趋于零时,其热力学函数在参数b/J=2/(2m+1)(m为正整数)处发生尖锐的变化。分析了零温时系统在不同参数范围内的基态构形,对计算的结果进行了解释。关键词：     

人工构建二维准晶复合结构的减阻特性研究

采用旋转锥板式剪切力测试系统,测试了人工构建的具有五次、八次、十次、十二次对称性的二维准晶结构对甘油和水混合液的减阻性能,并与随机排列结构和周期排列结构的流阻进行了对比.对比试验发现：准晶结构具有显著的减阻效果,其中具有十二次对称性的二维准晶结构减阻效应最大,在剪切率为200—2000 s^-1时,剪切力减小的幅度从15%—9%,其最大减阻量可达到15.4%.进一步在所构建的大尺度二维准晶结构的表面,再复合制备微/纳米粗糙结构,这两种尺度的结构协和作用,可实现减阻效果明显提高.关键词：准晶结构粗糙结构十二次对称性减阻     

利用非传统螺旋相位调控高阶涡旋光束的拓扑结构

本文提出一种利用非传统螺旋相位调控高阶涡旋光束拓扑结构的方法.数值模拟并实验研究了具有不均匀旋转梯度的非传统螺旋相位对高阶涡旋光束的调控行为.结果表明, 携带有非传统螺旋相位的高阶涡旋光束在传输过程中, 将退化为沿一条直线排列的多个一阶相位奇点, 并且, 这种非传统螺旋相位对高阶涡旋光束的调控特性, 可抑制相位噪声等扰动所引起的拓扑结构随机退化现象.本文的结论为涡旋光束拓扑结构的调控提供了一种可行的新途径, 在基于涡旋光束的光学通信、光学操控等方面具有潜在应用.     

锗R8相结构的压力效应及电子性质

 使用第一性原理方法研究了锗R8相在压力下的电子结构。计算基于平面波基组,使用模守恒赝势和局域密度近似。对锗R8相结构参数的压力依赖性也进行了研究,包括晶格常数、伞状角、原子位置参数随压力的变化情况。计算得到的R8相的能带结构表明,锗R8相属于半金属相。对总的态密度和分波态密度进行了分析,并考虑了轨道分布情况,态密度呈现出带边的锐化。同时得到锗R8相的两种不同键的键长随压力的变化情况,并分析了这种变化的起因。     

Effects of sample size on the second magnetization peak in Bi2Sr2CaCuO8+δ at low temperatures

Effects of sample size on the second magnetization peak (SMP) in Bi₂Sr₂CaCuO₈+δ crystals are observed at low temperatures, above the temperature where the SMP totally disappears. In particular, the onset of the SMP shifts to lower fields as the sample size decreases —a result that could be interpreted as a size effect in the orderdisorder vortex matter phase transition. However, local magnetic measurements trace this effect to metastable disordered vortex states, revealing the same order-disorder transition induction in samples of different size.     

磁通格子的有序-无序相变和反向熔化

考虑了无序钉扎、热涨落和磁通互作用, 用Monte Carlo分子动力学模拟方法研究二维磁通格子在无序钉扎强度和温度空间的相图, 以及由布拉格玻璃相到非晶磁通玻璃相和到磁通液体相的有序-无序相变.为了决定磁通格子的序,计算了静态结构因子和磁通格子位形的有限尺寸指数.计算结果表明,Bragg玻璃相在低温的无序磁通玻璃相和高温的磁通液体相之间 , 表现出磁通格子的反向熔化行为.分析后认为,这一反向熔化行为起因于磁通之间互作用的温度效应.关键词：Ⅱ类超导体磁通格子相图结构因子反向熔化     

Magnetic phase diagram of Josephson vortices in Bi2Sr2CaCu2O2+y

We show experimental results on magnetic phases of Josephson vortices (JVs) in Bi₂Sr₂CaCu₂O₂+y, obtained from the JV flow-resistance measurements. Periodic oscillations in the flow-resistance enable us to assign the phase of the long-range 3D ordered state, which was confirmed by the beating effect. We have made preliminary experiments on the doping effect to the JV magnetic phase. The doping effect is reflected not only in the lower boundary of 3D ordered phase, but also in the upper boundary. Above the upper boundary, the flow-resistance shows different behaviours, which may be related to the strength of the interlayer coupling of the JVs along the c-axis, and to the creation/annihilation of pancake vortex/anti-vortex pairs, thermally and magnetically.