1987年9月23日日环食所产生的大气内重力波

在日食期间,月影以超声速移过地球大气而使局部大气冷却。Chimonas和Hines认为大气冷却的结果产生激波,诱发大气重力波。这时在电离层中可检测到TID而在地面上可检测到大气压力变化。虽然在电离层中这种重力波信号很弱,但仍可检测到。地面压力变化发生在日食附近地区,甚至离主食带相当远的地方也可以测到。本文报告了在中国首次直接观测日环食引起地面压力波的检测结果。1987年9月23日日环食期间,位于环食带的乌鲁木齐,太原,徐州,苏州及位于偏食带的北京和贵阳共六个次声观测站用电容式微气压计在我国首次探测到日环食产生的声重力波,其周期为10—60min,振幅为7—20Pa(峰-峰值)。动态谱分析的结果表明,各地的重力波周期都有连续的谱分布,其主周期为40min。此外,各地记录到出现时间不同而周期更长的波,对这些结果本文作了初步计论。     

中层大气中脉冲点源产生的声重力波

本文从脉冲点源出发,利用广义函数的理论,将象函数作高频近似和低频近似,求得了早时响应和长时响应,从而将目前已有的结果由特殊推广到一般。再巧妙地引入含参变量的积分,可以得到(1/ω_ct₀)ⁿ的因子,此因子有极其重要的物理意义。本文的结果是:1.Row^[1]是在特殊情况下作近似,只能得到$J_{c}\\left(\\omega_{c} \\sqrt{t^{2}-t_{0}^{2}}\\right)$,本文不作近似而是在一般情况下就可得到结果。此结果除了包含特殊情况下的$J_{0}\\left(\\omega_{c} \\sqrt{(t-\\alpha)^{2}-t_{0}^{2}}\\right)$外,还得到了一个修正项$J_{1}\\left(\\omega_{c} \\sqrt{(t-\\alpha)^{2}-t_{0}^{2}}\\right)$,t-α-t₀越小,修正效应越大。2.Row^[1]的(12)式中$J_{0}\\left(\\omega_{c} \\sqrt{t^{2}-t_{0}^{2}}\\right) H\\left(t-t_{0}\\right)$的应改为$J_{0}\\left(\\omega_{c} \\sqrt{(t-\\alpha)^{2}-t_{0}^{2}}\\right)\\cdot H\\left(t-\\alpha-t_{0}\\right)$,α表示一向后的推迟时间。3.(1/ω₀t₀)ⁿ表示离源越远,t₀越大,修正效应越小。而ω_c越小周期T_c越长,修正效应越强,越低频率声重力波衰减愈慢而愈容易观察。4.从推导过程可以看到Row^[1]文章的(20)式不是长周期近似,而是高频近似。5.实验与理论一致。     

声-重力波在分层大气中传播频散的理论和测试结果

本文推导了计及重力效应运动媒质中的次声波动方程和用速度的散度表示的分层大气模型下的频散方程;并利用与实际大气较为接近的多层大气模型计算了声-重力波的频散特性。数值计算结果表明,相速度和群速度具有两个分支,即声分支和重力分支。声分支的频散受风的影响较大,通常顺风和逆风的情况下,在短周期部分群速度可差10％以上,而且频散较大。重力分支在某种大气模型下,可以出现几组,它们频散特性有较大的差别。这一新的结果符合实验得到大爆炸次声波传播的频散特性。     

声-重力波在两层大气模型中的频散理论和数值计算

本文根据Pekeris曾提出的大气两层模型,考虑在每一层中有风的影响,讨论了在这种条件下大气层对声-重力波的频散理论。
我们从声-重力波的波动方程出发,导出了两层模型下的合流超几何方程,给出了它的通解。在导出相应的频散方程以后,给出了相速度和群速度的解析表示式。在计算机上进行了数值计算,给出了在两层中有不同风速时的相速度和群速度的频散特性,从中可以看到风对声-重力波的传播和激发都有很大的影响。     

电离层等离子体交换不稳定性与大气重力波的耦合

研究了赤道电离层等离子体交换不稳定性和大气重力波的耦合性质。如果没有外部扰动的影响，非线性效应使交换不稳定性饱和在一个很小的幅度上。在适当的条件下，重力波能触发交换不稳定性。如果重力波的幅度足够大，所触发的交换不稳定性的扰动幅度能达到５０％甚至更大，产生等离子体泡，本文的理论揭示了电离层大尺度扩展Ｆ的产生机制，可以解释许多重要的电离层观测现象。 关键词：     

大气重力波产生中纬电离层不均匀体的理论

研究中纬电高层Ｆ区大尺度不均匀休的基本性质及其与大气重力波的关系。分析了等离子体Ｐｅｒｋｉｎｓ不稳定性的非线性发展，发现这种不稳定性饱和在很小的幅度上。讨论了Ｐｅｒｋｉｎｓ不稳定性与重力波的耦合，表明重力波能触发中纬电离层Ｆ区等离子体不稳定性。由重力波触发的等离子体不稳定性可能演变成大幅度的波形结构，空间和时间调制的不均匀体理论揭示了大尺度中纬电离层不均匀体的产生机制。 关键词：     

大气声遥感

本文系统而简要地评述了大气声遥感。与作者提出的将大气声学分为\     

北京一次小震级地震前异常声-重力波产生机理的研究

观测到北京一次小震级地震(ML=3.0)前的异常声-重力波,并同时记录到异常地表倾斜信号。二者相关系数比较高,在接近震中的地区相关系数达到最大值0.5,相关系数随着远离震中的距离增大而减小。经过研究表明,异常声-重力波的产生与震前的地表缓慢活动引发的山体缓慢晃动导致的气流风速波动变化有关。基于350 m高的气象铁塔观测的风速数据,对两层大气模型传播的声-重力波进行了数值计算,得到的相对山体非平稳气流引起的声-重力波与观测信号在特征周期、幅度和速度三个参数上近似。以地表倾斜为例的模型与观测数据的一致性表明该震前声-重力波与地震存在关联性。     

北京一次小震级地震前异常声-重力波产生机理的研究

观测到北京一次小震级地震(ML=3.0)前的异常声-重力波,并同时记录到异常地表倾斜信号。二者相关系数比较高,在接近震中的地区相关系数达到最大值0.5,相关系数随着远离震中的距离增大而减小。经过研究表明,异常声-重力波的产生与震前的地表缓慢活动引发的山体缓慢晃动导致的气流风速波动变化有关。基于350 m高的气象铁塔观测的风速数据,对两层大气模型传播的声-重力波进行了数值计算,得到的相对山体非平稳气流引起的声-重力波与观测信号在特征周期、幅度和速度三个参数上近似。以地表倾斜为例的模型与观测数据的一致性表明该震前声-重力波与地震存在关联性。      

板波声延迟线

实用的直列式声表面波超声延迟线由于适用基片大小的限制,其可达延时上限对LiNbO₃而言约为50μs,锗酸铋约为100μs。虽有其它改进结构能增加时延,但所用基片面积也成比例增大,实用中是不可取的。本文提出一种新型延迟线。其基本结构仍为表面声波技术中常用的叉指换能器和表面浅沟槽栅阵,但其主要工作模式为板波。其基本工作原理为沟槽栅阵处瑞利波和板波间的高效转换现象。本文主要从实验上表明,在相同大小的基片上,这种新结构可获得数倍于常规声表面延迟线的延时。同时以耦合模理论给出半定量的分析模型。     

激发介质中螺旋波的波尖运动

讨论二维激发介质中螺旋波的运动规律，用摄动法将螺旋波的波前运动分成切向和法向两部分，得到了相应的切向运动方程和法向运动方程.当考虑波尖时，得到波尖运动的基本规律以及扭曲环和长扭曲链的波尖轨迹.当考虑波前及其扰动时，不仅得到普通螺旋波，而且可解释超螺旋波和双螺旋波的结构. 关键词：     

Fokas系统的怪波激发

Fokas系统是最简单的二维空间非线性演化模型.本文首先研究一种相似变换将该系统转换为长波-短波共振模型形式;然后基于该相似变换和已知的长波-短波共振模型的有理形式解,通过选择空间变量y的待定函数为Hermite函数,得到了Fokas系统的一个有理函数表示的严格解析解;进而选定合适自由参数给出了Fokas系统丰富的二维怪波激发,并可对二维怪波的形状和幅度进行有效控制;最后借助图示展现了二维怪波的传播特征.本文提出的构造Fokas系统二维怪波的途径可以作为一种激发二维怪波现象的潜在物理机制,并推广应用于其他(2+1)维非线性局域或非局域模型.     

双行波热声制冷机耦合方式研究

双行波热声制冷机因为其内禀的高效率、热驱动及无运动部件的优点,非常有潜力成为常规制冷方式的一种替代技术。为了详细地研究它的工作特点,我们发展了一套较完整的热声模拟程序,可以准确地预测系统工作频率,在一定的误差范围内给出系统的热力性能,并对系统起振的难易程度进行有效的判断。借助于此套程序,我们对行波发动机驱动的行波制冷机进行了数值模拟,主要是对它们之间两种不同的耦合方式(旁通耦合和末端耦合)进行了对比,初步实验结果显示了程序的有效性。     

重力光学势阱中消逝波冷却原子的蒙特卡罗研究

讨论了三能级原子在消逝波光场作用下的Ｓｉｓｙｐｈｕｓ冷却和几何冷却机制,通过蒙特卡罗（Ｍｏｎｔｅ－Ｃａｒｌｏ）方程分别模拟了消逝波光场在方锥形势阱和圆锥阱两种情况下对原子冷却的动力学过程,并计算了原子在不同的失谐量、激光功率及消逝波的判断宽度下的冷却情况。结果表明,增大消逝波的激光功率能有效地减少原子的损耗,但对冷却结果影响不大;而消逝波的判断宽度不够宽时,结果偏差较大;对于方锥形势阱,失谐量趣小     

固体中脉冲激光激发声表面波的理论研究

本文运用本征函数展开的方法对固体材料中脉冲激光激发的声表面波进行了理论研究，在考虑热弹激发的条件下，利用三维的轴对称模型，得到了脉冲激光光源的脉冲宽度以及聚焦半径对固体材料中声表面波信号的时域及频域的影响，对进行超短脉冲激光激发超声的研究具有指导意义。     

高分辨率扇形阵列超声激发振动声成像研究

对扇阵换能器的振动声成像进行了研究.在相关振动声成像和扇阵换能器的理论基础上,经过推导修正并得到了精确的速度势函数.进一步计算并仿真了系统点扩散函数（point spread function, PSF）,构造了组织模型,进行了成像仿真.最后分析了影响扇阵换能器系统分辨率的因素.研究结果表明：用扇阵换能器进行振动声成像可以获得很高的图像分辨率及对比度,在高强度聚焦超声（HIFU）治疗的热损伤检测等方面有重要的应用价值.分析指出通过提高换能器工作频率,减小几何焦距,增大口径可以提高系统的分辨率. 关键词： 振动声成像 扇形阵 点扩散函数     

太赫兹波大气传输衰减模型

基于修正的Van-Vleck Weisskopf线型、辐射传输色散理论和水汽连续体吸收模型,结合HITRAN数据库,建立了太赫兹波大气传输衰减模型VVWH,形成了对宽频太赫兹波在真实大气中水平传输衰减的数值模拟能力。同时对太赫兹时域光谱技术（THz-TDS）获取的透射光谱实测数据进行了对比分析。计算结果与实验结果总体变化趋势一致,在吸收谱线处两者吻合良好,但在低频的大气窗口区,实验结果相比计算呈现出更强的传输衰减。考察了相对湿度对太赫兹波大气传输衰减特性的影响变化。     

激光激发瑞利波检测表面倾斜缺陷的研究

研究激光激发瑞利波检测样品的表面倾斜缺陷。基于频域热弹耦合方程,采用有限元方法建立激光激发瑞利波检测倾斜缺陷的数值模型,研究倾斜缺陷的检测机理。数值计算含不同的长度及倾斜角度缺陷的样品中瞬态位移波形,分析瑞利波在倾斜缺陷处模式转换的过程,研究各种瑞利波的传播路径。在此基础上,研究缺陷宽度与材料黏性对瑞利波传播及缺陷检测的影响。结果表明:瑞利波在缺陷处产生的反射及透射瑞利波的到达观测点的时间可以检测缺陷位置和长度,瑞利波在缺陷的底部发生模式转换产生的切变波可以检测缺陷倾斜角度。数值结果和已有的实验结果一致,从而为表面倾斜缺陷的检测提供有效的理论依据。     

激发介质中螺旋波失稳的微观机理研究

采用晶格Boltzmann方法研究了激发介质中螺旋波的失稳,计算机数值模拟给出了激发介质中螺旋波失稳前后的速度场分布,并结合斑图和波头轨迹进行讨论发现,稳定螺旋波的速度场分布表现为螺旋波旋转中心处的速度做周期突变;在螺旋波开始失稳时,速度场分布表现为该位置粒子速度突变加快最后变得无规律,使速度集团分解无规律,导致速度场分布越来越混乱,并最终使系统进入时空混沌态.