旋转流体的实验研究

本文是作者近几年在旋转流体实验室模拟方面做的主要工作，研究涉及气动转台上，旋转流体对流涡旋的运动，水动转台上，旋转流体斜压波表面流动的变化，不稳定性结构，三维温度结构，急流的三维结构，地形的影响等诸多方面的问题。部分实验结论与大气实际观测结果有着极好地相似。     

NUMERICAL STUDY OF PARTICLE DISTRIBUTION IN WAKE OF LIQUID-PARTICLE FLOWS PAST A CIRCULAR CYLINDER USING DISCRETE VORTEX METHOD

Particle-laden water flows past a circular cylinder were numerically investigated. The discrete vortex method (DVM) was employed to evaluate the unsteady water flow fields and a Lagrangian approach was applied for tracking individual solid particles. A dispersion function was defined to represent the dispersion scale of the particle. The wake vortex patterns, the distributions and the time series of dispersion functions of particles with different Stokes numbers were obtained. Numerical results show that the particle distribution in the wake of the circular cylinder is closely related to the particle's Stokes number and the structure of wake vortices: (1) the intermediate sized particles with Stokes numbers, St, of 0.25, 1.0 and 4.0 can not enter the vortex cores and concentrate near the peripheries of the vortex structures, (2) in the circular cylinder wake, the dispersion intensity of particles decreases as St is increased from 0.25 to 4.0.     

用波晶片相位板产生角动量可调的无衍射涡旋空心光束

本文提出了一种用波晶片产生无衍射涡旋空心光束的新方案. 根据晶体双折射的性质, 设计波晶片的厚度, 在一块晶体薄片上对o光和e光分别形成各自的四台阶相位板, 线偏振光入射到该相位板后, o光和e光衍射按强度叠加, 利用准伽利略望远镜系统聚焦, 得到近似无衍射涡旋空心光束. 光路简单, 调节方便. 在近轴条件下, 运用菲涅耳衍射理论和经典电磁场角动量理论, 数值模拟计算了周期数不同的两块波晶片相位板衍射光强和角动量的分布, 结果表明: 两块相位板都能在较长距离内产生近似无衍射涡旋空心光束, 光强和轨道角动量的分布与螺旋相位板产生的涡旋光束基本相同. 在衍射光路中加入相位补偿器, 调节o光和e光的相位差可以调节自旋角动量的大小, 从而可以调节总角动量密度和平均光子角动量的大小. 用这种空心光束导引冷原子或冷分子, 原子在与光子相互作用过程中可获得可调的转动力矩.     

用四台阶相位板产生涡旋光束

涡旋光束的产生与应用是当前光学领域的研究热点. 利用傅里叶级数展开法分析了四台阶相位板的相位结构, 发现四台阶相位板可看作是由一系列不同拓扑荷数的螺旋相位板所组成, 用线偏振光直接照射相位板时, 将产生多级衍射光波, 各级衍射光均为不同拓扑荷数的涡旋光波, 由于多级衍射光波间的干涉导致光强分布偏离轴对称分布, 因而与涡旋光波有一定差距. 在此基础上, 提出了用四台阶相位板产生涡旋光束的新方案, 借助于Mach-Zehnder 干涉仪光路, 两块四台阶相位板产生的衍射光干涉叠加, 通过调节干涉仪光路的相位差, 使一部分衍射级干涉相消, 另一部分衍射级干涉相长, 相互加强, 从而把线偏振光转换为涡旋光束. 数值模拟计算了几种周期数不同的四台阶相位板衍射光强和角动量分布, 并与螺旋相位板进行比较, 证明用简单的四台阶相位板不仅能够获得与用螺旋相位板相同的涡旋光束, 而且可以用周期数较小的四台阶相位板产生具有大拓扑荷数的涡旋光束, 降低了制作相位板的难度.     

风如拔山怒,雨如决河倾——漫话台风

台风是有很强破坏力的气象灾害,从流体力学的角度看,台风或飓风的形成、发展加强、移动、减弱和消失都是大尺度流体运动不稳定的过程.讨论了台风生成的条件,台风的结构,台风从生成到消亡的3个阶段以及消亡的原因.     

A Numerical Study of Vortex and Precipitating Cloud Merging in Middle Latitudes

We mainly focus on the study of precipitating cloud merging associated with vortex merging. The vortex and precipitating cloud merging are simulated by the cloud resolving model from 0000 21 to 1800 23 July 2003. The results show that the model well simulates vortex circulation associated with precipitating clouds. It is also proven that the vortex merging follows the precipitating cloud merging although vortices show the spatial and temporal differences. The convection vorticity vector is introduced to describe the merging processes. Two merging cases are identified during the 42-h simulation and are studied.     

不同掺杂的钇系-123薄膜磁通特性

我们在磁场中分别测量了最佳掺杂的YBa2Cu3O7-δ、钙0.2掺杂的Y1-xCaxBa2Cu3O7-δ及钙0.5掺杂的Pr1-xCaxBa2Cu3O7-δ薄膜的电阻温度关系.利用最近Zhang et al. [Phys. Rev. B 71(2005), 052502 ]提出的热激活能的分析方法对薄膜的磁通特性进行了分析、比较与讨论.     

不同掺杂的钇系-123薄膜磁通特性

我们在磁场中分别测量了最佳掺杂的YBa2Cu3O7-δ、钙0．2掺杂的Y1-xCaxBa2Cu3O7-δ及钙0．5掺杂的Pr1-xCaxBa2Cu3O7-δ薄膜的电阻温度关系．利用最近Zhang et al.[Phys．Rev．B71（2005），052502]提出的热激活能的分析方法对薄膜的磁通特性进行了分析、比较与讨论．     

基流对热对流涡旋结构影响的实验结果初步分析

用实验室模拟方法研究了径向温度梯度对热对流涡旋的影响,结果表明,径向温度梯度所引起的基流使热对流涡旋的对称性结构被破坏,使涡旋变成非对称结构,并使涡旋向基流下游偏移,其强度随基流的加强而减弱,直至消失.热对流涡旋越强其对称性结构越稳定,基流对它的影响越小 关键词： 转盘实验 基流 热对流涡旋     

扩展幂律型脱钉和高温超导体及MgB2的电阻转变

近来，关于无序涡旋物质凝聚体的著名的涡旋玻璃理论受到了来自某些新实验的严重质疑．我们重新审查了高温超导体的临界标度，发现超导混合态的直流伏安特性具有扩展幂律的一般形式．由该扩展幂律型非线性方程模拟的等温线和Strachan等人得到的实验数据[Phys．Rev．Lett．87（2001），067007]符合得很好．文中还讨论了长期以来围绕纵向电阻率和霍尔电阻率的临界指数的某些争议．