文章-世纪中文出版社

李莉雷雨滕保华吴明和杨宏春《物理进展》 2019年9期

摘要:

本文基于能量守恒定律和傅里叶定律,建立了一种非常简单而直观的二维热传导物理模型。以工程上熔石英光学元件的氩离子束溅射为切入点,采用时域有限差分法数值计算了熔石英内部温度的二维演化规律,以及不同位置温度随时间的演化规律。计算结果表明,沿离子束入射方向熔石英温度演化规律呈现类高斯分布；离子束辐照区域内任一点的温度随时间的演化规律很大程度上依赖于入射离子束的脉冲形状。文中利用热学知识详细讨论了光学元件表面能量吸收对元件温度演化规律的影响。

有耗介质层上多导体传输线的电磁耦合时域分析方法下载：67 浏览：427

叶志红张杰周健健苟丹《现代物理学报》 2020年11期

摘要:

目前，针对空间电磁场作用有耗介质层上传输线的电磁耦合，仍缺乏有效的数值分析方法.因此，本文提出一种高效的时域混合算法，很好地解决了有耗介质层上传输线电磁耦合建模难的问题.首先，对经典传输线方程进行改进，推导了适用于有耗介质层上多导体传输线电磁耦合分析的修正传输线方程.然后，结合时域有限差分方法和相应插值技术，求解修正传输线方程，获得多导线及其端接负载上的电压和电流响应，并实现空间电磁场辐射与多导线瞬态响应的同步计算.最后，通过相应计算实例的数值模拟，与CST软件的仿真结果进行对比，验证了时域混合算法的正确性和高效性.

用于热光伏系统的近场辐射光谱控制表面结构下载：42 浏览：327

于海童1 刘东2 杨震1 段远源1 《现代物理学报》 2018年10期

摘要:

为提升近场热光伏发电系统的能源转换效率和发电功率，设计了Ⅲ-Ⅴ族半导体表面的矩形光栅结构，以实现从热发射器到热光伏电池的近场辐射热流选择性调制.使用在近红外波段具有表面等离子体激元特性的掺杂氧化锌作为热发射器，在GaSb热光伏电池表面添加亚微米二维光栅结构，在近场间距下形成与表面波耦合的陷光效应，由此有选择性地增强了电池能带内的光谱辐射热流.有别于以往类似研究中常用的等效近似方法，开展了时域有限差分方法模拟，能够严格考虑周期性结构细节，结合以涨落耗散理论为基础的Langevin方法，直接计算了复杂结构参与的近场辐射传热问题，以此揭示表面结构影响近场辐射传热的物理机理.结果显示使用带表面结构的薄膜GaSb电池，可使辐射热流的光谱峰值达到同温度远场黑体辐射源情况下的2.84倍，且热流增益区集中在波长略短于电池能带的窄波段区间，适应高效率、高功率热光伏系统对辐射传热设计的要求.

一维边界阻尼波动方程指数稳定的半离散有限差分一致逼近格式下载：56 浏览：375

刘建康武贝贝《数学应用》 2018年8期

摘要:

通过在时间方向引入一个平均算子,对一维边界阻尼波动方程构造了一个等距网格上的半离散有限差分格式.利用离散乘子法,证明了对偶系统半离散格式的一致可观测不等式,进而证明了原系统半离散格式的一致指数稳定性.数值实验验证了理论结果.

一维非稳态导热反问题反演管道内壁面温度波动下载：55 浏览：279

熊平1 艾红雷2 卢涛1 王新军2 《核工业与技术》 2018年10期

摘要:

以一维圆管壁厚为研究对象，基于有限差分法的瞬态导热正问题以及基于共轭梯度法的优化算法来构建一维瞬态导热反问题数学模型。采用C语言编写通用计算程序，以正问题所得到的外壁面温度波动值作为导热反问题的已知条件，并引入随机测量误差，探讨测量误差对反演结果精度的影响。将反演值与作为边界条件的内壁面温度理论值进行对比分析。对比结果显示，内壁面反演值与理论值吻合较好，表明该瞬态导热反问题模型能够较好地反演得到内壁面温度波动值。

基于有限差分法的局部尺度地下水溶质运移模拟——以某回注井场为例下载：64 浏览：481

吴晓莉1 果婷2 张静3 《环境科学研究》 2018年11期

摘要:

石油天然气钻井工程产生的废水有机物浓度高且组分复杂,若在施工过程中发生泄露则会对周围地下水水质造成严重威胁。基于Visual MODFLOW 4.0软件,使用有限差分法求解地下水稳定流和溶质运移模型,并以某回注井的预处理工艺区为例,模拟预处理工艺区非正常状况运行对周边潜水含水层水质的影响。研究结果表明:（1）溶质运移方向与地下水流方向一致,预处理工艺区及其地下水流下游方向,污染超标范围较大。（2）预处理工艺区非正常工况运行60d,第7 300d后COD贡献浓度为115.08mg/L,并形成2 466m2的超标范围;Cl-贡献浓度为1 139.33mg/L,形成1 253m2的超标范围。一旦回注井非正常工况"带病"运行,将使得高浓度污染物下渗地下水系统,且污染物很难通过地下水流动稀释或自净。因此,在工程运行过程中,应重视场区地下水流下游方向的水质监测,避免相关污水池、罐"带病"运行,造成局部地下水污染。

二维光子晶体传输特性的时域精细积分法下载：86 浏览：462

杨红卫彭硕高冉冉《动力技术研究》 2019年11期

摘要:

本文研究了二维光子晶体的时域精细积分法,并对其精度、效率、以及稳定性进行分析.从麦克斯韦方程的微分形式出发,利用Yee元胞将空间微分算子近似为差分算子,结合边界条件及激励源的表达式得到一组关于时间的常微分方程.对时间进行精细划分,使用精细积分算法求解常微分方程组.结合通解与激励源的特解得到光子晶体两端的反射场及透射场分布,进而通过傅里叶变换求得二维光子晶体的传输特性.数值算例表明,本文方法具有准确、稳定、高效的特点.

Al纳米颗粒尺寸对LSPR特性影响的模拟与分析下载：26 浏览：333

彭浩程1 葛成1 周婧1 陈鹏1，2 施毅1 张荣1 郑有炓1 《光电子进展》 2020年5期

摘要:

以能够在紫外波段产生局域表面等离激元共振的Al纳米颗粒作为研究对象,利用时域有限差分法(FDTD)对立方柱形Al纳米结构的近场局域增强和远场特性进行了模拟与分析。首先对不同尺寸的立方柱形Al纳米颗粒的远场消光特性进行分析;结果表明,增大纳米颗粒尺寸,共振峰红移,并且局域表面等离激元共振峰呈现出一定的展宽,其消光系数先增大后减小。其次分析了在局域表面等离激元共振波长下的近场增强特性;结果表明,金属纳米颗粒对该共振波长下的电场增强效果显著。从研究中发现,Al纳米结构的尺寸会对其LSPR效果产生显著影响,可以通过改变尺寸参数来调控纳米结构的LSPR特性,实现紫外波段的局域表面等离激元的共振激发。

无网格广义有限差分法模拟三维位势问题下载：59 浏览：455

王娟谷岩《建模与系统仿真》 2018年2期

摘要:

广义有限差分法是一种新型的无网格数值离散方法.该方法基于多元函数泰勒级数展开和加权最小二乘拟合,将控制方程中未知参量的各阶偏导数表示为相邻节点函数值的线性组合,克服了传统有限元等基于网格的方法对网格的依赖性.本文以三维位势问题为例,引入一种新的优化选点技术,克服了传统广义有限差分法在模拟三维复杂几何域问题时遇到的"病态选点问题",极大地提高了该方法的计算精度与数值稳定性.

船舶舱室环境中无线信道全波建模与分析方法下载：57 浏览：455

张燕军王健时稳《天线研究》 2022年3期

摘要:

为保证船舶舱室的通信质量，研究无线电波的传播特性显得尤为重要。本文将金属共形技术引入时域有限差分法，用于曲形舱室结构的电磁传播特性和信道建模分析。具体地，通过修正共形网格处磁场迭代方程的系数，减少FDTD方法在计算曲形物体时存在的阶梯近似误差。通过与CST软件场仿真结果对比，验证了该方法的正确性。接着，将该方法用于模拟大型船舶舱室环境中的超短波无线信道，并通过CLEAN算法对时域信号进行数据后处理，得到了舱室下多径分量的功率分布及簇的数目。仿真结果表明，该方法不用增大网格的剖分精度，仍可获得较高的计算精度，适用于不规则大型物体目标的电磁求解。

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