我国交通电气化产业和技术路线图(下)

2021,变频产业砥砺前行,轨道交通行路致远,新能源汽车踔厉奋发……伴随收获和喜悦,2022的华章已经开启,让我们一起去拥抱机遇和挑战吧!本刊有幸特约到中国电源学会电气化交通专委会主任、新概念汽车研究院副院长、清华大学教授、《变频器世界》编委主任李永东教授,为我们深度剖析变频产业与技术发展的现状与趋势,高瞻远瞩地为我们带来我国交通电气化产业和技术路线图。此路线图将引领行业技术与创新,具有鲜明的行业价值主张,其内容分上(1期)、下(2期)两部分陆续刊出,敬请期待。     

基于临界电子密度的多载波微放电全局阈值分析

多载波微放电即发生在宽带、大功率真空无源微波部件中的二次电子倍增放电现象, 是影响空间和加速器应用中无源微波部件长期可靠性的主要隐患. 多载波微放电全局阈值功率的预测对于工作在真空环境中的微波部件至关重要, 但迄今尚无有效方法进行上述阈值的准确分析. 本文将微放电发生过程中二次电子分布区域等效为等离子体, 通过在理论上建立微波部件的电磁特性和电子密度间的对应关系, 提出了一种基于测试系统可检测水平的多载波微放电全局阈值功率分析方法. 为了能够通过蒙特卡罗优化方法得到全局阈值, 进一步基于电子加速的类半正弦等效, 提出了微放电演化过程中电子数涨落的快速计算方法. 基于以上两种方法得到的针对实际微波部件的全局阈值分析结果与实验结果相符合. 不同于传统基于多载波信号功率分析的经验方法, 本文基于临界电子密度判断依据和电子数涨落快速计算, 为多载波微放电全局阈值的准确预测提供了一种高效的分析方法.     

一种补偿时间步长限制的粒子模拟-蒙特卡罗碰撞模型

 从碰撞次数的概率分布出发,推导出一种补偿蒙特卡罗碰撞模型,采用以正态分布计算得到的平均碰撞次数作为碰撞概率,来补偿传统方法中忽略的多次碰撞。通过模拟不同折合电场强度条件下He气放电产生电子的运动规律,验证了补偿蒙特卡罗碰撞模型的正确性。计算结果表明:补偿蒙特卡罗碰撞模型可以有效地提高计算效率,特别适用于高气压气体放电现象的粒子模拟。     

稳恒扩展裂纹尖端的弹粘塑性场

采用弹粘塑性力学模型代替通常的弹塑性模型，对于I型和Ⅱ型问题，分别求得了不可压缩材料中平面应变动态扩展裂纹尖端的指数奇异性场和对数奇异性场，消除了弹塑性解中存在的塑性激波。通过数值计算，分别求得了两种奇异属性的分界线，建立起统一的裂纹尖端奇异性场。     

VISCOPLASTIC SOLUTION TO FIELD AT STEADILY PROPAGATING CRACK TIP IN LINEAR- HARDENING MATERIALS

An elastic-viscoplastic constitutive model was adopted to analyze asymptotically the tip-field of moving crack in linear-hardening materials under plane strain condition. Under the assumption that the artificial viscosity coefficient was in inverse proportion to power law of the rate of effective plastic strain, it is obtained that stress and strain both possess power law singularity and the singularity exponent is uniquely determined by the power law exponent of the rate of effective plastic strain. Variations of zoning structure according to each material parameter were discussed by means of numerical computation for the tip-field of mode Ⅱ dynamic propagating crack, which show that the structure of crack tip field is dominated by hardening coefficient rather than viscosity coefficient. The secondary plastic zone can be ignored for weak hardening materials while the secondary plastic zone and the secondary elastic zone both have important influence on crack tip field for strong hardening materials. The dynamic solution approaches to the corresponding quasi-static solution when the crack moving speed goes to zero, and further approaches to the HR (Hui-Riedel) solution when the hardening coefficient is equal to zero.     

HPLC-MS/MS法联合分析环境水体中喹诺酮类抗生素和雌激素

建立了环境水体中15种喹诺酮类抗生素和6种雌激素的HPLC-MS/MS分析方法.该方法统一了两类物质的前处理过程,运用固相萃取技术进行富集及净化,有效降低了基质的干扰.质谱采用SRM监测模式,喹诺酮采用正离子扫描模式,雌激素采用负离子扫描模式.目标化合物在水体中的回收率范围为62.0％～108.3％,RSD在1.1％ ...     

完全匹配层产生数值反射的原因分析

完全匹配层是目前电磁场数值计算中比较理想的吸收边界，它对任意频率、任意入射角的电磁波的理论反射系数都为零。但由于数值离散的原因，完全匹配层边界仍然会产生一定的数值反射。本文通过理论分析，发现真空-PML和PML-PML交界面两边电导率的突变所引起的电场磁场衰减指数的突变是数值反射产生的根源。数值模拟结果表明，通过调整交界面上介电常数和电导率的取值可以有效地降低数值反射。     

基于粒子模拟的磁绝缘传输线等效电容和等效电感的计算

提出了一种基于粒子模拟的磁绝缘传输线等效电容和等效电感计算方法,在层流模型得到的同轴磁绝缘传输线等效电感和等效电容理论公式中引入修正因子,对粒子模拟所得结果进行数值拟合,获得了等效电容和等效电感修正因子依赖于电压的拟合表达式,修正后的等效电容和等效电感理论公式与粒子模拟结果符合较好,所得结果可用于磁绝缘传输线的等效电路建模。     

二维光子晶体T型波导分支器数值模拟研究

采用平面波展开法和时域有限差分法,对GaAs二维正方晶格光子晶体的色散特性和带隙结构进行了数值模拟研究,并对GaAs二维光子晶体线缺陷构成的T型波导分支器的微波传输特性进行了模拟和优化。数值模拟结果表明,光子晶体填充比对带隙结构有显著地影响。通过在拐角处插入额外的电介质棒对GaAs二维正方光子晶体T型波导分支器进行优化,数值模拟的结果表明,优化的GaAs二维正方光子晶体T型波导分支器在一阶带隙范围内透射系数将提高到0.96以上。     

收集极释气对相对论返波管影响的粒子模拟

相对论返波管被认为是最具有应用潜力的高功率微波器件之一.随着输出微波功率的进一步提高,相对论返波管内部包括收集极处的击穿现象越来越严重,最终导致脉冲缩短,成为器件向高功率、高能量方向发展中的最大障碍,也是目前制约其发展的重要问题之一.本文基于自主研发的2.5维粒子模拟软件UNIPIC-2D,采用动态释气模型研究了不同释气系数下相对论返波管收集极释气与电离过程及引导磁场的影响.粒子模拟结果表明,随着电子不断轰击收集极,收集极表面气压升高,并发生气体电离,产生的等离子体沿引导磁场进入慢波结构区域,影响束-波相互作用过程,使得输出功率下降;随着释气系数的增大,脉冲缩短现象越来越明显;在低引导磁场情况下,击穿以及脉冲缩短现象得到一定的缓解.