基于PIC模拟的中性气体多元多相模型及其数值求解

针对PIC模拟程序中性粒子状态的描述问题,建立了等离子体中多元多相中性气体的流体模型,研究了与其相关的边界条件的处理方法,采用二阶精度的Beam-Warming差分格式进行数值方法,成功地应用于气体绝热点源扩散过程的数值运算,所得结果与理论取得很好的一致。该模型将用于扩充PIC粒子模拟程序对中性粒子状态的描述。     

基于现场总线的等离子体表面处理监控系统的设计

设计了一种基于现场总线的等离子体表面处理工艺计算机监控系统.该系统采用现场总线组网,主控机采用工业PC机,下位机为PIC单片机,通过智能仪表及执行机构等,实现了用一台工控PC机管理多台PIC单片机,完成了对多台等离子体表面处理设备的实时测控.     

基于现场总线的等离子体表面处理监控系统的设计

设计了一种基于现场总线的等离子体表达处理工艺计算机监控系统,该系统采用现场总线组网,主控机采用工业PC机,下位机为PIC单片机,通过智能仪表及执行机构等,实现了用一台工控PC机管理多台PIC单片机,完成了多台等离子体表面处理设备的实时测控。     

离子渗氮自动控制系统的设计

给出了基于单片机的等离子体渗氮工艺自动控制系统的设计方案,该系统由PIC单自机、AI智能仪表及脉冲电源等组成,对该系统组成部分的功能和监控程序设计作了详细地说明,该系统实现了对等离子体渗氮工艺的自动控制,为现行离子渗氮的设备发行和该工艺的技术进步将起到重要的作用。     

基于激光烧蚀的等离子体羽辉膨胀动力学机制研究

重点讨论了脉冲激光烧蚀技术中,在考虑等离子体电离效应时等离子体的空间动力学演化特征.首先将等离子体视为可压缩理想气体,根据局域质量守恒和动量守恒,给出了在柱面坐标系下的等离子体压力与空间数密度的变化规律.在此基础上,结合适当的边界条件,用解析法进行求解,得到了在考虑等离子体电离效应时的一组新的动力学演化方程.分析结果表明,电离度会使等离子体的速度沿各个方向都得到加速,等离子体的内部速度具有自相似表达形式.     

离子渗氮自动控制系统的设计

给出了基于单征机的等离子体渗氮工艺自动控制系统的设计方案,该系统由PIC单片机、AI智能仪表及脉冲电源等组成,对该系统组成部分的功能和功能和监控程序作了详细地说明,该系统实现了对等离子体渗氮工艺的自动控制,为现行离子渗氮的设备改造和该工艺的技术进步将起到重要的作用。     

波在周期磁化等离子体中的传播特性

电磁波与等离子体之间的相互作用是等离子体电子学和高功率微波器件研究的重点,加载等离子体可以大幅度提高微波器件的输出功率和效率。文章提出了一种新型介质周期结构即正弦周期磁化等离子体介质结构,通过采用广义反射理论和介质边界条件严格推导出电磁波在其中传播时的左旋圆极化波和右旋圆极化波的色散方程并进行了数值计算和分析,从而研究了电磁波在该介质结构中的传播特性。     

手征等离子体圆同轴波导色散方程的导出

应用纵向分量法导出了完全填充手征等离子体金属圆同轴线内横向场量与纵向场量之间的关系，给出了求解纵向场量的波动方程。利用电场边界条件，导出了手征等离子体金属圆同轴线的色散方程。     

不同轨道航天器表面带电的模拟

针对航天器表面充放电效应带来的影响,基于粒子分室法(PIC),利用SPIS(spacecraft plasma interaction system)模拟了低地球轨道(LEO)和地球同步轨道(GEO)上航天器表面的带电情况,分析了航天器表面充电电位、充电时间、航天器周围等离子体电荷分布等规律.结果显示,由于GEO上等离子体温度高、浓度低,而LEO上等离子体温度低、浓度高,因此,GEO上航天器表面电位远大于LEO上航天器表面电位;航天器的尾迹效应对周围等离子体分布影响显著;由于传统估算公式没有考虑航天器表面电子聚集速度降低的问题,因此,SPIS模拟计算航天器表面电位达到稳定状态的充电时间要比估算值大.     

扭曲有质动力驱动产生扭曲的等离子体波（英文）

利用扭曲的有质动力,我们给出了驱动产生的扭曲等离子体波。其中我们利用了两束同向传播的拉盖尔-高斯（LG）光,他们分别携带不同的频率和扭曲指数,结果可以得到扭曲的有质动力。LG光一般被认为携带轨道角动量。三维的网格粒子模拟（PIC）模拟被用来证实激光驱动产生扭曲等离子体波。这种扭曲的等离子体波拥有螺旋旋转的电子密度扰动结构。不同于线性流体理论的预测,模拟结果显示一个非线性的旋转电流和静态的轴向磁场。伴随旋转电流的是扭曲等离子体波中携带轨道角动量的粒子。该文中,我们也给出了详细的扭曲等离子体波的理论分析结果。     

任意入射角的平面电磁波在磁化分层不均匀等离子体覆盖导体圆柱上的散射

本文用两点边值问题的方法计算了任意入射角的平面电磁波在磁化分层不均匀等离子体覆盖导体圆柱上的散射，给出了所需的统治方程和边界条件，给出了数值结果.     

无限长恒流直导体外的电场分布

本文根据无限长直导体电位分布及其边界条件的特点,建立一电位分布与其完全等效的无限长同轴线的理想模型,把此同轴线中电场的分布拓延到无限空间中,进一步从理论上论证了载有稳恒电流无限长直导体外无径向电场分量的正确性,并指出这一结论满足能量守恒定律及其电磁场理论的边界条件.     

Reflection of plane electromagnetic waves from the surface of a perfect conductor moving in an arbitrary direction

The reflection of plane electromagnetic waves (TE wave and TM wave) from a perfect conductor which moves in an arbitrary direction is investigated. Based on Maxwell’s equations and the boundary conditions for moving boundary, the relation between the field vectors of reflected and incident waves, and the reflection coefficient are derived. The energy balance between incident and reflected waves, the force exerted by electromagnetic waves to the moving conductor are also discussed and some new conclusions are suggested for notice.     

二维导体柱电磁散射特性分析

提出了应用有限元法结合吸收边界条件分析二维导体柱的电磁散射特性.首先利用一阶吸收边界条件来截断散射体外的无限区域,然后应用有限元法进行分析,形成矩阵方程,最后应用多波前法求解该方程.作为算例,分别计算了无限长理想导体方柱和圆柱对平面电磁波的雷达散射截面,结果与有关文献一致,数值结果表明了该方法的有效性.     

连续分布电荷的电像

本文论证了连续分布电荷的电像,给出了像电荷密度ρ_i、像电荷分布区域S_i、以及电势的表达式。原则上只要已知电荷的稳定分布,便可求解边界条件为无限大接地导体平面或导体球的电势;对于对称性较好的组合导体系统问题,也可进行求解。     

平面电磁波在径向不均匀等离子体球上的散射研究

作者用两点边值问题的方法,数值求解了平面波在径向任意连续分层不均匀等离子体球上的散射问题,平面波用位函数表示,而位函数被分解成球面波,将球面波在分层介质上的散射简化成一个两点边值问题,根据给出的边界条件和统治方程,得到了散射系数.     

三维心电场的计算数学模型和一种特殊的边值问题

本文主要讨论了分层均匀且各向异性的人体胸腔场域内心电场逆问题的数学模型和有限元模型,其主要涉及了下面内容:1.建立了一种微分型的心电场数学模型,使心电场逆问题可以直接应用数值计算方法求解。2.定义了一类特殊边值问题为不适定边值问题。3.建立了三维分层均匀且各向异性媒质中的心电场逆问题有限元计算公式。4.简要讨论了心电场逆问题的优化解法。     

阵列桥箔电爆炸过程数值模拟

为提高金属桥箔电爆炸的能量利用效率,增加桥箔电爆炸等离子体作用范围,设计了金属阵列桥箔结构,采用有限元流体动力学方法对金属阵列桥箔电爆炸过程进行了数值模拟.利用相变分数和考虑电离度、粒子数目变化及粒子间库仑作用的等离子体状态方程,实现了金属导体在脉冲大电流作用下电爆炸产生等离子体及冲击波的数值模拟计算.对比分析了阵列桥箔在有加速膛通道和无加速膛自由场两种情况下的电爆炸等离子体流场特征及演化规律.计算结果表明,两种情况下等离子体束在叠加汇聚区压力较高,在无加速膛自由场中电爆炸初始冲击波速度和等离子体射流传播速度都较高;在有加速膛情况下,由于气体粘性作用,管壁附近存在一个高压低速边界层,加速膛通道内冲击结构较为复杂.     

同时存在导体和电介质的边界时电像法问题研究

讨论了导体与电介质同时存在情况下的电像法问题,指出了文献[1-2]中关于这一问题所出现的一些错误,并给出了正确的解答.     

ETER超导磁体设计与制备中的若干关键力学问题

超导磁体是目前正在研制和建造中的大型新能源装置即国际热核聚变实验堆（ITER）的核心部件,主要用于约束等离子体在有限环状空间内的流动,其力学研究直接涉及磁体结构安全性以及等离子体的稳定运行时间．我国承担着ITER超导磁体制备的任务包并取得成效,但由于磁体设计和制造涉及材料科学、力学、电磁学等多学科的交叉,同时也涉及超导复合线缆绕制与测试分析等一系列关键性技术问题,目前这一领域的研究不管是国内还是国外尚远未满足越来越多的大型超导科学装置的需求．本文主要介绍了ITER超导磁体从CICC导体的复杂制备到运行过程中所涉及的力学、超导物理等相互耦合作用的基础理论与实验研究方面的国内外现状以及存在的主要问题,其中也简要介绍了兰州大学电磁固体力学研究组在超导电磁系统相关方面的部分研究进展与成果等．