双驱动电动换能器电磁场和声-结构耦合场分析

电动换能器的设计涉及电磁场和声-结构耦合问题,本文利用COMSOL多物理场分析软件提供的该两种分析模块进行组合,以电磁理论为基础推导出了适合COMSOL数值计算的公式,把两种耦合场的分析结合起来,利用电磁场分析过程计算所需要变量,代入声-结构耦合场进行分析,得到声场分布情况。文章也大致介绍了COMSOL的有限元建模和该两种模块的使用方法。本文对电动换能器结构如何优化不做讨论。     

基于二维声子晶体第一带边态的声学定向辐射

采用多重散射方法研究二维四方钢/水声子晶体中线源的辐射问题。数值结果表明利用声子晶体ΓΜ方向的第一带边态可以实现声定向辐射。利用文中设计的三角形晶体结构既可以实现声波的单束定向辐射,还能够得到传播方向互相垂直的双束定向辐射。该研究对声子晶体功能器件的设计具有一定的意义。     

β型烧绿石氧化物超导体AOs2O6 (A=K, Rb) 的 声子软化与超导电性

运用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法, 研究两种β 型烧绿石氧化物超导体AOs₂O₆(A=K, Rb) 的结构稳定性, 声子软化以及与超导电性的关系. 通过计算发现, AOs₂O₆中碱金属原子A(=K, Rb) 沿〈111〉 晶向具有不稳定性, 且以K原子的不稳定性更为突出. 同时, 计算得到的KOs₂O₆在布里渊区中心的声子频率普遍比RbOs₂O₆的低, 使得KOs₂O₆的电声子耦合常数比RbOs₂O₆的大. 本文计算结果表明, 较小的碱金属原子K位于较大的氧笼子中, 活动性较强, 导致声子的软化, 是引起KOs₂O₆具有较强的电声子耦合及较高的超导转变温度的根本原因. 这些结果对解释两种β 型烧绿石氧化物超导体AOs₂O₆(A=K, Rb) 的超导电性具有重要意义.     

气体声弛豫过程中有效比热容与弛豫时间的分解对应关系

声在多原子分子气体中传播所引起的弛豫过程是探索气体特性的重要方面. 本文通过研究气体声弛豫过程中振动自由度与平动自由度(V-T)以及振动自由度之间(V-V)的分子能量转移模型, 给出了有效比热容与弛豫时间的分解对应关系及其通用获得方法. 该分解模型与现有的声弛豫模型相比, 反映了分解后的V-T 和V-V弛豫过程中振动比热容与弛豫时间的对应关系, 并发现了较高能级是引起对应声弛豫过程的决定因素. 将基于该分解模型获得的气体声弛豫衰减谱经碰撞直径微调改进后, 比现有理论更接近实验数据, 其结果证明了该分解对应关系的正确性和合理性.     

确定磁性体在绝热磁化过程中达到最高温度的方法

在磁性体磁化过程中, 决定其能够达到的最高温度, 对磁热材料的优化选取是重要的. 本文以钆镓石榴石(Gd₃Ga₅O₁₂) 为例, 根据高磁场下趋近饱和定律的思想, 给出了低温、超强磁场下, Gd₃Ga₅O₁₂晶体等效磁化率的定量形式. 在外磁场从0---40 T范围内, 计算了该晶体的磁熵变、声子熵变以及磁性体温度随外磁场的变化, 结果均与实验值符合较好. 利用声子熵变与饱和磁熵变曲线交点的唯一性, 给出了在磁性体磁化过程中, 确定其温度达到最大值的方法, 预言了Gd₃Ga₅O₁₂晶体在绝热磁化过程中达到的最高温度为64.7K. 该方法还可以对所加外磁场大小进行预言或估计.     

自适应多光谱光声成像技术研究

光声成像技术是利用激光照射组织产生超声波成像的新型医学影像技术.在传统光声成像中,由于组织体内复杂的成分与环境会对入射光波产生较大的扰动而导致波前畸变、图像分辨率下降,从而降低诊断的准确性.为了克服这一影响,本文提出了一种自适应多光谱光声成像技术.该技术利用自适应光学技术可有效地降低组织对光波扰动的影响,提高系统成像分辨率与图像对比度.此外,该系统还融合了多光谱成像技术,可在多种波长下对目标成像,从而更好地进行组织结构识别、组分分析等.实验结果表明,该系统十分适用于复杂的生物组织光声成像,可极大地增强光声成像性能,在生物医学领域具有广阔的应用前景.     

晶格中心插入体的对称性及取向对二维声子晶体带隙的影响

以二维钢/气体系声子晶体为模型,采用平面波法研究了圆柱正方及六角晶格中心添加插入体的对称性及取向与带隙的关系,给出了四方、六方、八方及圆柱插入体结构的带隙分布图及带隙随柱体取向的变化关系图.发现在低填充率条件下,插入体的截面形状与晶格类型相同时最有利于能带简并态的分离而获得带隙,但填充率较高时,采用高对称性的插入体可以获得最宽的带隙.正方晶格中心插入体取向对带隙的影响要比在六角晶格中更为显著.对四方柱正方晶格声子晶体的研究表明,仅旋转原柱体要比在其中心插入柱体后旋转更容易获得低频宽带隙,单独运用添加柱体或旋转非圆柱体来降低晶格对称性以获取低频带隙的方法要比同时使用两种方法效果更好.此外,从机理上对计算结果进行了解释.     

金属管(杆)横驻波演示实验

对两端自由金属管(杆)弯曲振动实验进行了分析,对观察到的现象给出了相应的解释.     

把握提问技巧,促进课堂高效

新课程强调科学探究,而科学探究的中心便是“问题”,心理学表明, “问题”是启动学生学习活动的启动器和动力源泉.物理课堂教学过程是以不断地提出问题并解决问题的方式来获取新知识的思维过程,不能提出问题,解决问题便无从谈起.     

活塞驱动的指数形谐振管内的非线性振荡

本文通过理论分析和推导得到了活塞驱动的指数形谐振管内气体的压力和压比的近似表达式。对指数形谐振管的各种驱动幅值,计算了管端压比随形状参数m的变化曲线,获得最大压比时的谐振管形状参数。本文的研究结果可用于活塞驱动的指数形谐振管内非线性振荡的分析和大声幅谐振管的设计。