水中有限弹性柱的回波结构

本文研究短脉冲从有限弹性圆柱上的回波结构。强调指出,在倾斜入射情况下回波仍然包括两类散射波:(1)几何散射波,即棱角波。(2)弹性散射波,即与柱体的弹性有关的波。几何散射波是由柱体的几何不连续性反射的波,它基本上与物体的材料无关,利用Kirchhoft近似可以导出刚性柱棱角波的完整表示式。倾斜入射情况下的弹性散射波不同于无限长柱的环绕波。实验观测到两类由弹性表面波的再辐射产生的回波:径向表面反向散射波和纵向表面反向散射波。这是根据回波的出现时间和倾角,以及空气中的对比实验而辨认的。它们是由沿径向和纵向反向传播的Rayleigh波的再辐射产生的。     

水中有限长弹性圆柱的目标强度研究

本文将有限长钢圆柱当作弹性体处理,用有限元素法计算了频率为27kHz的声波从不同方向入射时的目标强度值,从中得到目标强度随方位变化的曲线。同时对该圆柱的目标强度进行实验测量,并将测量结果与上述计算结果和已知的刚性结果进行比较。结果表明弹性结果与实测结果更为接近。     

弹性波由吸收圆柱的散射

研究了弹性纵波照射粘弹圆柱产生的稳态散射,导出了简洁的散射场解析表达式,数值计算了吸收和非吸收圆柱散射作的散射截面。结果表明,对高速圆柱散射体,散射截面随Ka增加是光滑振荡变化的,吸收圆柱和非吸收圆柱散射截面特征类似。对低速圆柱散射体,振荡变化的散射截面上叠加有一系列狭窄峰,散射圆柱和周围介质的对应速度差别越大,这种狭窄峰也越多,越靠近极值附近,这些狭窄峰越密,圆柱存在吸收衰减时将降低这些狭窄峰。当散射圆柱和周围介质对应的纵波速度和横波速度差别很小时,散射截面为非规则的小幅度的谐振。     

水中弹性圆柱壳的共振声辐射

研究了在内壁简谐法向线力激励下的水中弹性圆柱壳的振动和声辐射问题,这有助于深入认识水中结构的声辐射机理,验证水下结构共振声辐射理论。本文从经典Rayleigh简正级数解出发导出共振声辐射公式,然后分别用经典公式和共振声辐射公式计算钢圆柱壳的辐射声功率及壳体表面声压曲线。计算结果表明两者符合良好。     

铁磁流体的静态响应与波脉冲

铁磁流体是在液体中纳米颗粒Fe₃O₄悬浮液。它们能够表现出一系列有趣的特性,尤其是在施加磁场时具有强烈响应,这被称为超顺磁性。在本实验中,需要使用静态和动态测试方法以及一系列实验测量和估计技术,实验研究铁磁流体的某些特性。实验分为两部分,建议按顺序解答问题。     

微波脉冲与圆柱腔体耦合的时域有限差分模拟

给出了微波脉冲与腔体上孔洞线性耦合的物理模型,讨论了数值模拟的时域有限差分方法以及吸收边界条件,计算了不同大小和位置孔洞的耦合过程,分析了耦合对孔洞大小和入射场偏振方向的依赖关系.     

有限长薄壁弹性圆柱的径长耦合振动

以往在考虑薄壁圆柱的弹性振动时,大多采用所谓薄膜理论进行分析。本文则运用弹性力学的薄壳理论对薄壁弹性圆管的径长耦合振动作了详细分析,从振动方程到一般解,以及在几种不同边界条件下的特征频率方程,并结合有关参考文献的结果进行了计算。理论分析与计算结果表明,薄壳理论不仅在定性分析中能够更好地给出物理解释,而且在定量计算中也更接近实验结果。     

窄束声波在有限长刚性圆柱上的反向散射

本文运用几何衍射理论,结合空间Fourier变换,讨论了窄声束在有限长刚性圆柱上的反向散射。并对理论结果作了实验验证。     

脉冲激光在镀层圆柱表面激发的表面波

分别从理论和实验上研究了脉冲激光在快、慢镀层圆柱表面激发的表面波声场。脉冲激光线源在镀层圆柱周向上激发超声波信号并利用激光干涉仪检测。对钢基底锌镀层圆柱和锡基底铜镀层圆柱试样表面波的理论频散和实验信号估计频散进行了比较,瞬态位移场则利用留数定理与FFT技术数值仿真得到并与实验波形进行对比。结果显示:理论频散和仿真波形与实验信号都具有极好的一致性,而快、慢镀层圆柱之间的表面波性质有显著差异。文中所用理论分析和数值方法为使用激光超声技术反演和定量表征镀层材料参数等无损检测技术奠定了理论基础。     

基于弹性波超表面的Lamb波透射调控

根据广义Snell定律,该文提出了一种新型曲梁型弹性波超表面结构。通过该结构对入射波进行相位调制,实现了板中Lamb波(A0模态)的异常透射调控,从而实现了波的负折射、非对称传输、声聚焦等功能。进一步的研究结果显示,若将该类超表面结构贴置在完整的铝板表面,通过引入吸声材料(阻尼),在保证薄板完整性的同时,可以起到显著消除薄板和超表面透射波场叠加的作用。该方法实现了对完整板结构Lamb波透射方向的有效调控,也为弹性波超表面提供了新的研究思路。     

两阶段脉冲控制螺旋波的数值模拟

提出两种两阶段的螺旋波控制方法,第一阶段用正相脉冲力作用快变量,第二阶段用反相脉冲力作用快变量或用正相脉冲力作用慢变量,用修改后的Bär模型进行数值模拟,结果表明:两阶段的脉冲控制方法比单阶段控制方法更有效地控制螺旋波,作用力可以减少到后者力大小的38%~55%.结果建议,可以通过两阶段控制螺旋波的方法改进心脏电除颤.     

水中分层弹性球壳高频时域回波的声学编码研究

针对水下集群目标及敌我目标识别的难题,该文提出了一种基于水中分层弹性球壳高频时域回波的声学编码原理及方法。推导了水中4层弹性球壳目标散射声压的简正级数解,并与有限元结果进行了对比验证。通过构造高频主动声呐的探测脉冲信号,与4层弹性球壳声传递函数的简正级数解做卷积运算,获得了目标的时域回波脉冲序列。研究了分层弹性球壳的厚度、各层材料属性、排布顺序等对时域回波特征的影响规律,提出了基于时域回波特征的声学编码方法。研究表明：利用水中分层弹性球壳目标高频时域回波特征能够实现声学编码,回波结构稳定,且不受限于探测方向。通过携带或安装这种分层弹性球壳结构,有望识别水下航行体/悬浮体等目标。该文的研究对水下目标的主动探测身份识别及导航等具有一定的参考价值。     

压电晶体半空间弹性波场的表面激发的分析（Ⅰ）——弹性波场表面激发的一般公式

本文发展了在压电晶体半空间,对于自由表面和金属化表面两种情况下,弹性波场表面激发的普适理论。可以证明广义弹性波场U是广义Green函数G和广义力T的卷积。U=G⊗T这里⊗符号表示点乘卷积。
广义Green函数与激发条件无关,而只取决于材料参数和取向。
对于压电晶体,不仅表面力源,而且表面电源分布也能激发弹性波场。我们给出了对于力源和电源分布的广义力完整表示。特别对自由表面上电源分布,它可由表面法向电位移不连续,也可由切向电场不连续来构成。     

时空调制引起的漫游螺旋波与旅行螺旋波共存现象

以Barkley模型为研究对象, 研究了在时空调制作用下螺旋波时空动力学行为特性. 发现在适当的调制参数的作用下, 能够在同一系统中同时观察到漫游螺旋波与旅行螺旋波. 通过数值模拟研究分析, 给出了能产生漫游螺旋波与旅行螺旋波共存现象的潜在机理, 并详细讨论了在Barkley 模型中要产生这种共存现象的两个必要条件. 关键词： 时空调制 漫游螺旋波 旅行螺旋波     

滑移和同步脉冲载荷下圆柱壳瞬态响应的对比分析

为定量分析滑移和同步脉冲载荷下圆柱壳瞬态响应的差异,以不同尺寸的圆柱壳为对象,分别加载滑移和同步脉冲载荷进行数值模拟,研究了平均应变差异随几何特征参数的变化规律。结果表明:对于圆柱壳结构,平均应变差异随径厚比d/t变化的情况与长度相关,厚度变化对圆柱壳的平均应变差异影响较小;对于不同厚度的圆柱壳,平均应变差异随细长比d/l的增大而减小,当d/l≤0.45时,平均应变差异在20%以内。分析结果为相关试验设计和结果评估提供了有价值的参考。     

三能级原子系统对光脉冲的响应及双光子三能级光子回波

分析了三能级原子系统对激光脉冲的响应。由此导出了双光子三能级光子回波形成条件。在实验上观察到这种新的光子回波,并用其测量了|3²D>+|3²P_3/2>Na和Ar的碰撞截面。 关键词：     

基于锯齿波脉冲抑制自相位调制的高功率窄线宽单频脉冲光纤激光放大器

报道了基于锯齿波脉冲抑制自相位调制(SPM)的高功率窄线宽单频脉冲光纤激光放大器.通过优化掺镱(Yb)石英有源光纤的长度,在保证输出功率和转换效率的同时提高单频光纤激光放大器中的受激布里渊散射阈值,并采用脉冲波形为锯齿波的种子光,利用其光强对时间的变化率为常数的特性有效抑制了SPM效应导致的激光光谱展宽现象.主放大级泵浦功率为11.3 W时获得了平均输出功率为3.13 W、脉冲重复频率为20 k Hz的1064 nm单频激光输出;此时脉冲宽度为6.5 ns,对应峰值功率为24 k W,测得光谱线宽仅为83 MHz,接近变换极限水平.与采用常规高斯波形脉冲种子光的对照实验相比,锯齿波形脉冲对SPM所致的光谱展宽具有显著抑制效果,为高功率窄线宽脉冲光纤激光放大器提供了一种行之有效的方法.     

半无限体内双圆柱亚表面热波散射问题的研究

本文基于非傅里叶导热定律,采用波函数展开法,研究了含双圆柱缺陷非透明半无限体中热传播问题,给出了基于热传导波动模型的热波散射问题的一般解．温度波由调制光束在材料表面激发,缺陷表面的边界条件为绝热,分析了各物理参数对温度分布的影响,特别是热波波长对温度变化的影响,并给出了温度变化的数值结果。     

平面声波斜入射到水中无限长圆柱壳体的纯弹性共振散射

斜入射情况下水中弹性圆柱壳体的共振声散射问题至今还很少被研究。本文导出了平面声波斜入射时水中无限长圆柱壳体纯弹性共振散射函数的简单而明显的表达式。针对中空铝圆柱壳体(b/a=0.8)详细计算了不同入射角时纯弹性共振散射的分波共振谱,同时还给出了远场反向散射形态函数及其刚硬背景隔离,发现形态函数受吻合频率的影响很大。文中详细计算了斜入射时无固次复频率平面上的共振复极点分布,并由此计算了不同入射角时各阶共振模式,特别是附加共振模式所对应螺旋环绕波的相速度频散曲线。这些结果十分有助于认识声波斜入射下圆柱壳体的共振和再辐射的物理本质。     

一维固-固结构圆柱声子晶体中弹性波的传输特性

利用一维固-固结构圆柱声子晶体中弹性波横向受限的条件,推导出弹性波在其中各个模式满足的关系式,利用它研究了弹性波各模式的特性.并利用转移矩阵研究了弹性波的传输特性随模式量子数和圆柱半径的变化规律.得出了一些一维固-固结构圆柱声子晶体的新特征,即弹性波的传输特性由模式量子数和圆柱半径决定. 关键词： 圆柱声子晶体 弹性波 受限 模式