基于回转体型艇身的电磁流体表面推进与矢量控制特性研究

电磁流体表面推进是在推进体周围的导电流体中(海水、等离子体等)激励出电磁体积力,并利用电磁体积力的反作用力达到推进的目的.本文基于电磁场和流体力学的基本控制方程,通过电磁场有限元方法探讨了电磁流体表面推进在回转体型艇身上的矢量控制效果,并分析了在两种不同的电磁力作用区域下航行器周围的场强的分布特征以及受力情况.结果表明:这种控制方式可以在不改变航行器攻角和推力方向的情况下通过调控电磁力的作用范围来实现航行器姿态调整,进而达到矢量推进与控制的目的;在航行器表面施加控制方式A的电磁力可以使航行器获得一个抬头力矩,而在控制方式B作用下航行器可以同时对俯仰力矩和偏航力矩进行调整.因此作为一种新兴的推进方式,电磁流体推进不仅具有高速高效、操作简单、高有效载荷等特点,而且矢量推进也成为电磁流体表面推进另外一个优势.     

SiC表面电磁模态及其非线性优化

基于特殊的SiC周期性结构,理论分析了SiC表面特殊电磁模态的激发特性,并利用数值模拟的方法研究了该周期性结构的红外辐射/吸收特性。模拟结果表明该周期性结构在电磁波照射下可以支持多种电磁模态的激发,并且多种电磁模态之间存在相互耦合现象,证实了理论分析的结果。基于非线性优化算法,分别对结构在单个频率整个角度范围内的红外辐射/吸收特性,以及整个研究频段内的垂直方向红外辐射/吸收特性进行了优化。优化的结果显示,相比于原来的结构,优化后结构的等效发射率/吸收率有较显著地提升。     

洛仑兹力与二十一世纪的轮船

本文介绍一种被称为二十一世纪的轮船——高速高效的电磁推进船。文中笔者依据外电报导消息，试推想此种先进的轮船的依据原理。电磁推进船的推动力是洛仑兹力。并叙述此种船的结构示意图。指出此种船要付之实用，当今要着手解决的几个问题。     

表面等离子体和人工电磁介质纳米光子器件

贵重金属在纳米光子学中开始起着越来越重要的作用,特别是贵重金属的表面等离子体效应和人工电磁介质结构的应用。表面等离子体纳米光子器件能实现光学模的亚波长束缚,因此在超高集成度光路、发光二极管、传感器、探测器等应用中将起着巨大的作用。同时,亚波长金属材料组成的人工电磁介质也能展现出各种激动人心的物理特性和潜在的应用。表面等离子体器件和人工电磁介质结构都需要贵重金属（如金、银等）作为其基本的组成元素。在这里,将回顾我们研究小组最近在表面等离子体器件和人工电磁介质结构方面的一些进展。将系统介绍光通讯波段的亚波长表面等离子波导和普通硅波导之间的高性能耦合器,以及超薄、宽吸收角度的亚波长人工电磁介质完美吸收结构等内容。也将简单介绍我们利用表面等离子体效应和人工电磁介质结构在隐形方面的一些研究。     

电磁复合场对Zn-10 wt%Bi过偏晶合金凝固组织的影响

以Zn-10 wt%Bi的过偏晶合金作为研究对象,在强磁场条件下,考察了不同电磁体积力对其显微凝固组织与凝固过程的影响.实验结果表明,在一定的强静磁场下,当交变电流增加到某一特定值时(交变电流频率为50 Hz),得到的凝固组织最为均匀,第二相颗粒直径也达到最小;在固定交变电流值的条件下(交变电流频率为50Hz),Zn-10 wt%Bi合金的凝固组织随着磁感应强度的增加,其偏析程度、弥散程度和第二相Bi颗粒的大小都有明显的改善.实验分析结果表明,磁场复合交变电流产生的电磁体积力的大小,对合金凝固组织都有显著影响,通过控制磁感应强度和交变电流大小,从而获得较为理想的过偏晶合金凝固组织.     

电磁超构表面与天线结构一体化的低RCS阵列

提出一种电磁超构表面与天线一体化设计以实现低散射阵列的新方法.该方法利用传输线将超构表面部分单元串联,并采用同轴馈电激励,以此得到新型天线阵列,该阵列的辐射性能和传统阵列几乎相同;当外来雷达波照射该阵列时,利用超构表面和其周围天线结构散射场的差异,将能量在空间重新分配,从而实现天线工作频带内的雷达散射截面(radar ...     

基于石墨烯超表面的宽带电磁诱导透明研究

提出了一种新的基于石墨烯超表面的复合结构,该结构由带有空气槽的石墨烯条、氮化镓、二氧化硅和二氧化钛组成.通过时域有限差分法研究了该结构的电磁特性,研究结果表明,该结构具有更宽频带的电磁诱导透明特性.从结构参数、电磁场分布等方面研究了电磁诱导透明的物理机理.在该结构中,石墨烯条作为明模存在,耦合作为暗模的空气槽和氮化镓侧板,即存在两种明暗模耦合的现象,因此产生宽带的电磁诱导透明现象.从研究结果发现该结构可以产生多个频点的慢光效应和传感效应,因此在光存储、红外波段的传感器设计中具有一定的指导意义和潜在的应用.     

太赫兹人工电磁媒质研究进展

近年来, 随着太赫兹科学技术的发展, 越来越多的科学家向太赫兹间隙这一传统空白领域发起挑战. 其中, 人工电磁媒质因为能够设计太赫兹波段中紧缺的功能器件而受到广泛关注. 近年来, 对人工电磁媒质尤其是太赫兹方面的研究进展突飞猛进. 人工电磁媒质的性质不仅仅由其构成材料决定, 更与其结构单元的形状和空间排布密切相关. 本文介绍了人工电磁媒质在太赫兹波段的发展、原理、设计和应用, 并着重介绍完美吸波器和人工表面等离激元, 为太赫兹波段功能器件的研究提供了参考, 并对可能的发展方向予以展望.     

钴的表面增强拉曼散射中的电磁增强因子计算

本文初步探讨了钴电极的表面增强拉曼散射机理。采用二维阵列理论模型在 0 .5～ 4.0eV的光子能量范围对钴纳米椭球阵列的表面增强拉曼散射 (SERS)现象进行了理论分析。有关计算表明 ,经过合适的表面粗糙化的钴金属电极能产生较弱的表面增强效应 (SERS增强因子约 1 0 2 ～ 1 0 4 ) ,制备出具有高纵横比的纳米粒子阵列是得到钴体系较大的SERS增强因子的关键     

电磁屏蔽用低频比小型化双频带频率选择表面

为满足敏感电子设备对频段密集相邻干扰信号的屏蔽需求,提出了一种低频比双频段带阻频率选择表面（FSS）结构。该结构由介质层和印刷在其两侧并谐振在不同频率的金属导带层构成。通过对两侧金属导带的互补型设计,削弱了两个谐振点间的耦合影响,使该FSS结构具有两个可以独立调节且紧密相邻的阻带,呈现出低频比特点。仿真结果表明,此结构可以实现低至1.16的谐振频率比。基于弯折结构的小型化设计使该FSS的单元尺寸仅为0.071λ,确保所提结构在TE和TM两种极化电磁波照射下,电磁屏蔽效能大于24 dB的入射角度稳定性高达60°。制作了实物并进行测试,实测结果与仿真结果吻合良好,验证了FSS结构设计的可靠性。     

一个电磁感应佯谬及其理论分析

提出一个令人困惑的电磁感应问题，并运用电磁学理论对其进行了详尽的理论分析。     

电磁阻尼落体运动实验仪研究

设计了电磁阻尼落体实验仪,可以定量研究受电磁阻尼的落体运动过程,在不同的阻尼条件下验证速度和路程公式,并计算出阻尼系数.     

Mechanical effects of laser-induced cavitation bubble on different geometrical confinements for laser propulsion in water

Laser propulsions of six kinds of propelled objects in water and air are studied in this paper. The kinetic energy and momentum coupling coefficients gained by the objects after implementation of single laser pulses are investigated experimentally. It is shown that the propulsion effects are better in water than in air. Both in water and in air, the propulsion effects are better if there is a cavity on the laser irradiated surface of the object, and a hemispherical cavity works better than a 90°-conical cavity. A concept of equivalent reference pressure is proposed in this paper. It means that the asymmetry in the liquid induced by a rigid boundary near a spherical or nonspherical oscillating bubble can be approximated as the perturbation induced by a compressive stress wave passing through a bubble in the infinite static liquid. Thus, the collapse time and the pressure surrounding the nonspherical collapsing bubble can be estimated based on the maximum velocity of the liquid jet tip. Experiments also show that cavitation with oscillations and collapse can be induced at the object-water interface on the outside surface of the object head by the penetrating intensive stress wave and the elastic deformation of the object head. The bulging velocity of the object surface is calculated based on the propagation theory of stress waves at medium interfaces.     

包含非线性组件的系统级电磁效应分析方法

提出一种包含非线性组件的场线耦合分析模型,在此基础上建立了包含非线性组件的系统级电磁效应分析方法。采用基于黑箱模型的非线性散射参数对非线性组件进行建模,给出了非线性散射参数的实验提取方法。利用焊接在微带传输线上的并联反向HSMS-282C型肖特基二极管构成非线性器件,并搭建原理性实验系统测量了电磁波辐射下连接在微带线上的该非线性器件输出端口的频谱和功率。实验结果与该分析方法的计算结果相吻合,证明了该方法的有效性和可行性,为系统级电磁效应分析提供了一种有效途径。     

包含非线性组件的系统级电磁效应分析方法

提出一种包含非线性组件的场线耦合分析模型,在此基础上建立了包含非线性组件的系统级电磁效应分析方法。采用基于黑箱模型的非线性散射参数对非线性组件进行建模,给出了非线性散射参数的实验提取方法。利用焊接在微带传输线上的并联反向HSMS-282C型肖特基二极管构成非线性器件,并搭建原理性实验系统测量了电磁波辐射下连接在微带线上的该非线性器件输出端口的频谱和功率。实验结果与该分析方法的计算结果相吻合,证明了该方法的有效性和可行性,为系统级电磁效应分析提供了一种有效途径。     

阿基米德实验和电磁振荡实验的改进

利用简易装置对阿基米德实验和电磁振荡实验进行了改进．     

空间微弱电磁场的测试、屏蔽及应用

分析了空间电磁干扰对电镜等电子仪器的影响;讨论了电磁屏蔽的设计和空间磁场测试原理;采用自行设计的线包和微弱电磁场测试技术,分析实测了多家实验室,证明该方法简便易行;对检测输电线路的老化和微弱漏电也具有实际意义．     

The analysis of adhesive bonds using electromagnetic acoustic transducers

The paper presented here outlines a technique for examining aerospace adhesive bonds using electromagnetic acoustic transducers (EMAT). The main restriction on the use of bonded structures is the lack of a reliable, applicable non-destructive test. Simple acoustic theory shows that a shear wave at normal incidence to an interface should be a more sensitive probe of interfacing coupling than a longitudinal wave. Conventional piezoelectric shear transducers require a very viscous couplant which makes scanning problematic. The EMAT described here consists of a pancake coil, and a permanent magnet behind the coil provides a static magnetic field normal to the surface of the sample and the plane of the coil. The EMATs used have the advantage of generating broadband radially polarized shear waves, while requiring no acoustic couplant. They are also comparable in size to typical piezoelectric transducers. The broadband nature of the transducer gives it a high spatial resolution in the direction of wave propagation. Experiments performed on plate-like samples have successfully detected deliberately constructed defects, while monitoring the adhesive thickness. Defects have been identified using a C-scan technique using a single EMAT in send-receive mode from either side of the bond.     

基于光滑粒子动力学方法的液滴冲击固壁面问题数值模拟

采用改进的光滑粒子动力学(SPH)方法对液滴冲击固壁面问题进行了数值模拟. 为了提高传统SPH方法的计算精度和数值稳定性, 在传统的SPH方法的基础上对粒子方法中的密度和核梯度进行了修正, 采用了考虑黎曼解法的SPH流体控制方程, 构造了一种新型的粒子间相互作用力(IIF)模型来模拟表面张力的影响. 应用改进的SPH方法对液滴冲击固壁面问题进行了数值模拟. 计算结果表明：新型的IIF 模型能够较好地模拟表面张力的影响, 改进的SPH方法能够精细地描述液滴与固壁面相互作用过程中液滴的内部压力场演变和自由面形态变化, 液滴的铺展因子随初始韦伯数的增大而增大, 数值模拟结果与实验得到的结果基本一致. 关键词： 液滴 固壁面 光滑粒子动力学 表面张力     

电磁波导的辛分析与对偶棱边元

将电磁波导的控制方程导向了Hamilton体系、辛几何的形式.以电磁场的横向分量组成对偶向量并采用分离变量法，可以得到Hamilton算子矩阵的辛本征值问题.共轭辛正交归一关系、辛本征解展开定理等均可在此应用.对于复杂横截面和填充非均匀材料的电磁波导，提出对偶棱边元，对截面半解析离散后即可进行数值求解.对偶棱边元克服了结点基有限元求解电磁场问题的困难，与常规棱边元相比在某些方面具有一定的优势. 关键词： 电磁波导 Hamilton体系 对偶变量 棱边元