变盘和环状束流空间电荷场的计算

给出了变盘和环状束流空间电荷场的公式和计算方法,介绍了在束流动力学计算中如何利用关于场的计算结果.     

光波导理论中的伽辽金方法

本文讨论了在三层平板介质波导中横电波的传播问题.三层平板的芯区是Kerr介质,其折射率平方n²的剖面分布随x作抛物分布.本文将应用伽辽金方法,求出赫姆方程的第1次和第2次近似的解析解.     

相变温度场中无网格伽辽金法的应用

简述了无单元法的基础理论,推导出相变温度场的无单元法计算公式,采用罚函数法引入了第一类边界条件,编制了相应的计算程序.通过经典相变的应用例子,和有限元计算结果及解析解的比较,说明了无单元法应用于相变温度场具有连续性好,精度高,前后处理简单等优点.     

基于变量变换伽辽金法光波导半矢量分析

基于变量变换伽辽金法(VTGM),建立了半矢量分析光波导本征值问题的数理模型;获得了矩形光波导、脊形光波导的本征模的模场分布及归一化传播常数,计算结果和已发表的结果非常接近.半矢量VTGM采用平面映射边界条件,避免了边界截断,又能反映模场的偏振特性,是一种较为理想的光子器件分析方法.     

伽辽金有限元法在超导磁悬浮受力分析中的应用

超导块材和永磁铁相互作用形成悬浮系统。讨论了对超导块材进行网格划分的方法,利用矢量电位法建立了Nd-FeB永磁铁和超导体相互作用的电磁场数学方程。利用伽辽金法形成有限元线性方程组。求解过程中采用Kim模型作为迭代条件,解出超导体电流密度分布,并进行受力分析。     

有限尺寸宏粒子空间电荷场研究

用格林函数理论导出了圆柱对称系统中有限尺寸宏粒子一维和二维空间电荷场权函数的表达式,比较了有限尺寸宏粒子空间电荷场权函数与圆盘或圆环模型空间电荷场权函数的差别,得到了与圆盘或圆环模型空间电荷场权函数[1]不同的、更合理的计算结果。并用这两种空间电荷场权函数模拟了螺旋线行波管中的注波互作用过程,得到了其输出功率曲线,表明了用有限尺寸宏粒子计算的互作用输出功率比圆盘或圆环模型计算的输出功率饱和位置提前,饱和值增加。     

带状电子束的空间电荷场

利用理论分析和数值计算的方法研究了矩形波导内均匀电流密度的带状电子束模型的空间电荷场,给出了该带状电子束模型的空间电荷场的解析表达式,并研究了空间电荷场随带状电子束的几何参数和物理参数的变化规律。研究表明：在不改变电流密度的前提下,更宽的电子束可以传输更强的束流,而空间电荷场并不随束宽度的增大而增大,但是增加电子束厚度会使空间电荷场显著增强,从而不利于高流强电子束的传输;对于相同电流的带状电子束,保持电子束厚度不变,增大电子束宽度,相应地降低电流密度是降低空间电荷场的一个很好的途径,而保持电子束的宽度不变,增大束厚度,相应地降低电流密度只会使沿着电子束截面宽度方向的电场减小,而沿着电子束截面厚度方向的电场基本不变;对于相同电流和电流密度的带状电子束,更宽、更薄的电子束横截面尺寸能使沿着电子束截面宽度方向的电场降到更低,而沿着电子束截面厚度方向的电场只是略有减小。     

有限尺寸宏粒子空间电荷场研究

 用格林函数理论导出了圆柱对称系统中有限尺寸宏粒子一维和二维空间电荷场权函数的表达式，比较了有限尺寸宏粒子空间电荷场权函数与圆盘或圆环模型空间电荷场权函数的差别，得到了与圆盘或圆环模型空间电荷场权函数[1]不同的、更合理的计算结果。并用这两种空间电荷场权函数模拟了螺旋线行波管中的注波互作用过程，得到了其输出功率曲线，表明了用有限尺寸宏粒子计算的互作用输出功率比圆盘或圆环模型计算的输出功率饱和位置提前，饱和值增加。     

带状电子束的空间电荷场

 利用理论分析和数值计算的方法研究了矩形波导内均匀电流密度的带状电子束模型的空间电荷场,给出了该带状电子束模型的空间电荷场的解析表达式,并研究了空间电荷场随带状电子束的几何参数和物理参数的变化规律。研究表明：在不改变电流密度的前提下,更宽的电子束可以传输更强的束流,而空间电荷场并不随束宽度的增大而增大,但是增加电子束厚度会使空间电荷场显著增强,从而不利于高流强电子束的传输;对于相同电流的带状电子束,保持电子束厚度不变,增大电子束宽度,相应地降低电流密度是降低空间电荷场的一个很好的途径,而保持电子束的宽度不变,增大束厚度,相应地降低电流密度只会使沿着电子束截面宽度方向的电场减小,而沿着电子束截面厚度方向的电场基本不变;对于相同电流和电流密度的带状电子束,更宽、更薄的电子束横截面尺寸能使沿着电子束截面宽度方向的电场降到更低,而沿着电子束截面厚度方向的电场只是略有减小。     

一种改进的无单元伽辽金方法

使用单位分解积分,对传统的无单元伽辽金方法进行改进.有限覆盖和单位分解是单位分解积分的数学基础,对单位分解积分进行了严格证明,并指出使用Shepard函数作为单位分解函数是一个很好的选择.数值实例表明,使用单位分解积分进行数值求积的无单元伽辽金方法是一种真正的无网格方法,与经典的背景网格积分相比具有更高的精度.     

Influence of intensity on the steady and transient state space—charge fields in photorefractive polymers

We have proven theoretically that there are sublinear,linear and superlinear relations between the response rates and total incident intensity for different cases of traps in photorefractive polymer materials.These relations were observed in inorganic photorefractive crystals many years ago.Also,the steady-state space-charge field is a function of the total incident intensity,which has also been found in inorganic photorefractive crystals.We have measured the relations of the steady-state diffraction efficiency and the response rate with respect to the total incident intensity in the photorefractive composite consisting of the polymer (N-vinylcarbazole) (PVK) doped with 4,4‘-n-pentylcyanobiphenyl (5CB) and C60.The results obtained show that the composite belongs to the case of low trap density.     

Multi-bubble motion behavior of uniform magnetic field based on phase field model

Aiming at the interaction and coalescence of bubbles in gas–liquid two-phase flow, a multi-field coupling model was established to simulate deformation and dynamics of multi-bubble in gas–liquid two-phase flow by coupling magnetic field, phase field, continuity equation, and momentum equation. Using the phase field method to capture the interface of two phases, the geometric deformation and dynamics of a pair of coaxial vertical rising bubbles under the applied uniform magnetic field in the vertical direction were investigated. The correctness of results is verified by mass conservation method and the comparison of the existing results. The results show that the applied uniform magnetic field can effectively shorten the distance between the leading bubble and the trailing bubble, the time of bubbles coalescence, and increase the velocity of bubbles coalescence. Within a certain range, as the intensity of the applied uniform magnetic field increases, the velocity of bubbles coalescence is proportional to the intensity of the magnetic field, and the time of bubbles coalescence is inversely proportional to the intensity of the magnetic field.     

基于Fourier-Bessel级数的Bessel型超声场二次谐波近场特性研究

将Fourier-Bessel级数引入KZK方程的求解，用于计算黏滞媒质中零阶Bessel型超声场的二次谐波声场，得到其级数形式的解析解，并由此得出二次谐波声场在近场分布的一个新结论.设声源表面声压分布为J₀(α₀r)，则二次谐波声压在近场的径向分布服从J²₀(α₀r)函数规律.这一结论合理解释了相关的实验结果，表明二次谐波声场在近场和远场有不同的径向分布，从而解决了非线性Bessel型超声场二次谐波的近场分布问题.研究还发现二次谐波声场具有类似基波声场的有限衍射特性.给出了一个数值计算和仿真实例.     

半绝缘GaAs光电导开关产生太赫兹波电场屏蔽效应的二维Monte Carlo模拟

利用Ensemble-Monte Carlo模拟方法，对不同实验条件下半绝缘GaAs(SI-GaAs)光电导开关作为偶极辐射天线在辐射太赫兹电磁波(太赫兹波)中体内电场的分布以及空间电荷屏蔽效应对太赫兹波辐射的影响进行了模拟.载流子的时域空间电场分布表明:用高能量激光脉冲触发低压偏置的GaAs开关，空间电荷屏蔽是限制太赫兹波辐射功率的一个重要因素，并且空间电荷屏蔽能够引起太赫兹波呈现双极性.当高能量飞秒激光脉冲以全电极间隙触发大孔径光电导天线时，空间电荷电场屏蔽效应对太赫兹波的影响不大. 关键词： 光电导开关 Ensemble-Monte Carlo模拟 辐射场屏蔽 空间电荷屏蔽     

静电加速管中强流空间电荷效应的研究

对一种工业用大功率电子加速器(450kW)的加速管中的空间电荷效应作了5点假设,建立了物理模型。对模型的束内外径向电位分布、空间电荷对轴上电位的影响,以及空间电荷力对束流传输的影响等进行了理论分析,得到了束内径向电位分布。结果表明：束流内部径向电位沿径向均呈抛物线变化,并在轴上达到最小值;而空间电荷产生的束内电场与半径呈线性变化;空间电荷不仅会引起轴上电位的跌落,而且对束流有发散作用,特别是在电子速度较低时更为明显。在考虑了空间电荷效应后,强流静电加速管的电场设计关键在加速管的前端,与弱流加速管相比,强流加速管的电场变化要大得多。     

基于双重傅里叶级数的混沌SPWM频谱量化分析

混沌SPWM控制因其可以有效地降低变换器的电磁干扰而得到越来越多的关注,目前对于电磁干扰效果的分析主要以仿真和实验为主,缺乏一种量化的分析方法.本文利用双重傅里叶级数的方法,首先给出了多周期及准随机SPWM的频谱量化表达式,并且针对多周期SPWM进行了频谱计算与仿真的对比验证,然后本文将此计算方法拓展应用到混沌SPWM中,并分析了混沌频谱计算的可行性.为了验证不同映射及不同载波周期波动范围对频谱的影响,文中选择了常用的Tent和Chebyshev映射分别进行了对比实验,实验结果表明,载波周期波动范围对扩频效果具有较大的影响,而且从长期看,混沌序列的分布概率密度会影响扩频的效果,从短期来看,序列的初始值选取也会对扩频效果有较大影响.本文的频谱分析方法对混沌SPWM抑制电磁干扰原理提供了一定的理论基础,而且可以为其工程实践提供设计参考.     

场分析法与阻抗叠加方法在速调管输出腔间隙阻抗计算中的应用

从分析速调管输出回路的电磁场分量入手,结合微波电路理论,提出了计算速调管输出回路间隙阻抗的场分析法。对于在谐振模式交叠频带上,群聚电子束电流同时与各模式的阻抗相作用,总阻抗是各模式阻抗的代数叠加的情况,提出了阻抗叠加方法。该方法原则上可求解任意给定间隙电阻所对应的间隙电抗值。计算表明,场分析法与等效间隙阻抗法计算结果最大相对误差为1.5％,阻抗叠加方法计算结果与冷测数据最大相对误差为10％。分析表明,多个谐振模式的引进是速调管输出腔加载滤波器展宽频带的物理实质。     

求解Kuramoto-Sivashinsky方程的平移基无单元Galerkin方法

Kuramoto-Sivashinsky方程是一种可以描述复杂混沌现象的高阶非线性演化方程.方程中高阶导数项的存在,使得传统无单元Galerkin方法采用高次多项式基函数构造形函数时,形函数违背了一致性条件.因此,本文提出了一种采用平移多项式基函数的无单元Galerkin方法.与传统无单元Galerkin方法相比,该方法在方程离散时依然采用Galerkin进行离散,但形函数的构造采用了基于平移多项式基函数的移动最小二乘近似.通过对具有行波解和混沌现象的Kuramoto-Sivashinsky方程的数值模拟,验证了本文方法的有效性.     

基于模糊模型的混沌时间序列预测

对于复杂、病态、非线性动态系统，基于模糊集合的模糊模型，利用模糊推理规则描述动态系统的特性，是一种有效方法.讨论了利用模糊建模方法实现非线性系统的建模和预测.首先，利用在线模糊竞争学习方法划分输入变量的模糊输入空间，然后利用卡尔曼滤波算法估计模糊模型的参数.采用该方法对Mackey Glass混沌时间序列进行预测试验，结果表明利用本方法可以在线或者离线能对Mackey Glass混沌时间序列进行准确预测，证明了本方法的有效性. 关键词： 模糊竞争学习 混沌时间序列 卡尔曼滤波     

Central discontinuous Galerkin methods for ideal MHD equations with the exactly divergence-free magnetic field

In this paper, central discontinuous Galerkin methods are developed for solving ideal magnetohydrodynamic (MHD) equations. The methods are based on the original central discontinuous Galerkin methods designed for hyperbolic conservation laws on overlapping meshes, and use different discretization for magnetic induction equations. The resulting schemes carry many features of standard central discontinuous Galerkin methods such as high order accuracy and being free of exact or approximate Riemann solvers. And more importantly, the numerical magnetic field is exactly divergence-free. Such property, desired in reliable simulations of MHD equations, is achieved by first approximating the normal component of the magnetic field through discretizing induction equations on the mesh skeleton, namely, the element interfaces. And then it is followed by an element-by-element divergence-free reconstruction with the matching accuracy. Numerical examples are presented to demonstrate the high order accuracy and the robustness of the schemes.