界面交换耦合强度对垂直取向FePt/α-Fe/FePt磁性三层膜磁化反转过程的影响

运用微磁学方法,研究了界面交换耦合强度对垂直取向FePt/α-Fe/FePt磁性三层膜的磁化反转过程的影响,得到成核场的解析公式.研究发现,成核场随界面交换耦合常数的增大而增大.尤其当软磁相厚度很小时,界面交换耦合作用对成核场的影响比较明显.通过数值计算,得到了不同交换耦合常数下的磁矩分布,发现界面处的磁矩角度出现跳跃.并且钉扎场随着软磁相厚度和界面交换耦合常数的增加而减小.     

易轴取向对硬磁/软磁多层膜磁性能的影响

通过微磁学方法,系统计算了硬磁/软磁多层膜（Nd2Fe14B/-Fe多层膜）在晶轴和外场存在夹角情况下的磁矩空间分布、磁滞回线和磁能积.计算表明,在膜面内易轴的偏角对磁性多层膜的磁化反转过程以及剩磁和钉扎场的影响较大.与=0°的情况相比,偏角不为0°时,体系没有明显的成核点.只有在剩磁状态（H=0）时,磁性多层膜内部的磁矩才会出现一致的取向（≡）,随着外场的减小,软磁相内部磁矩快速偏转,并且通过界面处的交换耦合作用带动硬磁相内部磁矩的偏转.当软磁相厚度较小时,钉扎场随着的增大先减小后增大,在等于30o附近出现一个低谷;当软磁相厚度较大时,钉扎场随着的增大而单调增大.体系的剩磁和矫顽力随着的增加都呈现出减小的趋势,导致磁能积随的增加而急剧减小,这在一定程度上解释了材料最大磁能积的实验值和理论值之间的巨大差距.     

硬磁/软磁多层膜的成核场、磁滞回线、磁相图和临界厚度

本文通过微磁学方法,较为系统地研究了同组合的硬磁/软磁多层膜的磁矩分和磁滞回,并出了成核场以及成核场和钉扎场分离的软磁厚度（临界厚度）的解析公.研究发现,当软磁厚度Ls较小时,钉扎场与成核场一致,磁滞回为矩形,对应的磁为刚性磁体;随着Ls增大,钉扎场与成核场发生分离,磁滞回在第二开发生倾斜,磁由刚性磁体变为交换弹簧磁体;随着软磁厚度进一增大,硬磁和软磁的磁矩反转对独立,磁由交换弹簧磁体变为退耦合磁体.解析推导表明,临界厚度和硬磁的磁晶异性的平方成反比,这一点与Kneller的估算公一致.据临界厚度的解析公,我们计算了同材料的临界厚度,并与实验值和Kneller等人的估算值进行了比较,探讨了差别产生的原因.     

三层不对称铁磁膜中的自旋波体模

本文研究了表面钉扎的Ａ、Ｂ、Ｃ三层不对称铁磁膜，利用界面重标度方法，求解了自旋波的低能量子本征问题．数值计算结果表明，当相邻层的界面处自旋波完全钉扎或近钉扎时．在Ｊ＿ｉＳ＿ｉ（ｉ＝Ａ、Ｂ、Ｃ）值较小的一层，发生自旋波的共振局域现象．     

外磁场和电流共同驱动的磁纳米柱中磁矩动力学

针对自由层与自旋极化层均为垂直磁各向异性材料的磁纳米柱结构,基于Landau-Lifshitz-Gilbert-Slonczewski(LLGS)方程,利用微磁学模拟方法,研究了外磁场和电流导致的自旋转矩效应所驱动的自由层磁矩翻转特性.模拟结果显示磁矩翻转曲线中出现了多个"凸起"的非正常翻转状态;且凸起区域出现的位置与外加磁场大小、纳米柱尺寸和垂直磁各向异性相关,而与极化层磁矩的倾角大小无关.在自旋极化层的磁矩倾角给定时,凸起区域出现的磁矩状态有亚稳态、振荡态、稳定态3种.给出建立了它们随磁场和极化层倾角变化的参数相图.     

自旋阀结构多层膜的热稳定性

研究了Si／Ta／NiFe／Cu／NiFe／FeMn／Ta结构的自旋阀的热稳定性及层间扩散问题．高分辨电镜（HREM）观察表明，各层呈柱状晶生长．低于200°C退火能有效地提高钉扎场．高于200°C退火后，钉扎场下降，300°C时降为零．利用俄欧电子能谱仪（AES）研究了在相同的条件下制备的基片／Ta／NiFe／FeMn／Ta结构多层膜．结果表明，200°C以下时薄膜层之间主要发生沿晶界的扩散，300°C时体扩散的作用不能忽略．     

二维Josephson结阵列的钉扎及棘轮效应

利用电阻分流结动力学数值模拟了二维Josephson结阵列在六角点阵钉扎下系统的磁通分布,通过测量钉扎强度-电压关系,得到该超导系统的电阻随着钉扎强度增加而减小的规律.同时进一步研究了三角状的非对称钉扎势所产生的棘轮效应.     

二维磁流变液的动力学特性

采用朗之万分子动力学,数值模拟研究了二维磁流变液系统的动力学特性.模拟结果表明,磁场会使系统出现链状结构,且随着磁场强度的增加,短链增长,束链出现,与实验结果一致;最大静摩擦力随着磁场强度的增加而减小,但随着无序点钉扎强度的增加而增大.此外,随着外加驱动力的提高,运动系统的链状结构更加明显,束链增多,表明粒子之间的关联会随着外加驱动力的增加而增强.点钉扎无序会破链状结构,破坏程度随着点钉扎强度的增加而增强.     

垂直于膜面磁化的巨磁电阻传感器的微磁模拟

采用微磁模拟技术研究了一种高磁场传感器.该传感器的钉扎层采用垂直于膜面磁化的L10-FePt薄膜,感应层即自由层采用膜面内磁化的软磁NiFe薄膜.模拟计算表明,该传感器的磁场感应范围可提升到一个特斯拉,钉扎层的矫顽力和感应层的退磁场决定着该传感器的正负磁场感应窗是否对称.     

两层对称铁磁薄膜中的自旋波共振

采用量子力学方法研究了两层对称铁磁性薄膜的自旋波共振激发，计算了自旋波共振激发谱，特别讨论了表面各向异性对共振的影响。研究结果表明：在没有自旋波间相互作用的情况下，表面钉扎直接影响着自旋波的共振激发。     

不同方位倾斜面上太阳辐射量及最佳倾角的计算

根据天空散射辐射各向异性的Hay模型，计算倾斜面上辐射量，推导得到了冬半年朝向赤道倾斜面最佳角的数学表达式。对我国一些地区不同方位角的倾斜面上月平均日辐射量及最佳倾角进行了计算和分析。结果表明，除了直接辐射量占总辐射量比例较大的地区以外，一般全年最佳倾角总小于当地纬度。当方位角增大时，倾斜面上辐射量要减少，这在高纬度地区尤其明显，因此，必须选择合适的倾角，以尽量减少太阳辐射量的损失。结果还发现，倾斜面方位角与全年最佳倾角的关系曲线和太阳电池的I-V特性曲线形状相似。     

小角X光衍射研究HPAP液晶的有序近晶相结构

本文应用小角Ｘ光衍射（位敏探测器法）研究了ＨＰＡＰ液晶所呈现的两种有序近晶相ＳｍＥ和ＳｍＢ结构。测量了近晶相的层厚及其与温度的关系。结论表明．ＨＰＡＰ液晶分子在ＳｍＥ相的层内是倾斜排列的，属于Ｐｇ空间群对称，倾斜角随着温度增加而减小；而在ＳｍＢ相的层内分子是垂直排列的，属于Ｐ６ｍ空间对称群，也因此测量了ＨＰＡＰ分子的长度为３３．６Ａ。在ＳｍＥＳｍＢ相交点附近层厚变化很大。     

基于转角增量关系的FDK锥束重建改进算法

单圆形轨迹不能满足锥束投影精确重建的充要条件是经典FDK算法出现锥向衰减伪像的根本原因.通过斜平面转角增量关系的分析,推导出同锥角斜平面间转角及其增量的计算关系,进而得出FDK算法是对同锥角斜平面族上有限视角的投影数据进行重建,并且在滤波反投影重建过程中存在转角关系不匹配问题.针对上述两个问题,提出了一种利用转角及其增量关系对FDK算法进行改进的新方法,改进思路也进一步推广到T-FDK算法中.Shepp-Logan模型的仿真实验结果表明在适中或较大锥角情况下,改进算法显著改善了FDK算法所存在的锥向衰减伪像.     

自适应有限元法对合金定向倾斜枝晶生长的相场法模拟

建立了合金定向倾斜枝晶生长的相场模型,采用非均匀网格的自适应有限元法求解薄界面层厚度条件下的相场模型,研究了Al-Cu(w(Cu)=4%)合金的倾斜枝晶演化过程,定量分析了冷却速率、主晶间距对凝固组织的影响.结果表明:冷却速率、主晶间距和抽拉速度可以控制倾斜枝晶的生长角度,随着冷却速率的增加,枝晶的生长会偏离择优取角向温度梯度方向偏转,反之主晶间距和抽拉速度增大,枝晶的生长角度逐渐从温度梯度方向朝着晶体择优方向偏转.此外,自适应有限元法相较于均匀网格法在CPU的运行时间上降低了一个数量级,并且随着计算域的增大,自适应有限元法的计算效率越高.     

古塔变形的模型及预测

古塔是我国重点保护文物,为保护古塔,文物部门对古塔进行观测,了解各种变形量,以制定必要的保护措施,借用文物部门的4次观测数据,首先对1986年和1996年缺失数据进行补充,利用完整的数据拟合每层各测量点所在平面,将各点投影到平面上,得到每层各中心点坐标的通用模型.对中心点作线性拟合,利用中轴线与水平面法向的夹角得出度量倾斜的模型;对中心点作三次样条拟合,利用拟合曲线各点曲率得出度量弯曲的模型;利用拟合的相邻平面的旋转角得出度量扭曲的模型.最后使用MATLAB编程计算模型变形数据,可以检测古塔各层的变形情况,为文物部门制定相应的保护措施提供可靠依据,该模型也可以推广到其他建筑物的变形测量中.     

CVD反应器内基座倾斜时流场的有限分析方法数值计算

本文用有限分析方法,对带有倾斜基座的CVD反应器内流场进行了数值计算.结果表明,有限分析方法对于小倾角的非矩形边界的解域也是适用的.     

斜柱框架抗侧刚度研究

随着社会及工程的进一步发展,斜柱框架目前应用广泛。研究表明改变框架的几何形状,使外柱略微向内倾斜可以增加结构的抗侧移刚度,获得较好的稳定性,从而相应地减少侧向荷载引起的位移和振动。利用结构力学方法,根据实际的工程,建立了单层斜柱框架的一般模型,推导出单层斜柱框架的层抗侧刚度的简化计算公式并且与ANSYS有限元结果进行了比较,探索斜柱框架抗侧刚度与倾角的关系以及理论公式的有效范围。     

高超声速圆锥边界层转捩反转数值研究

为研究高超声速边界层转捩中存在的转捩反转现象,基于雷诺平均的N-S方程,采用γ转捩模型对高超声速圆锥体绕流进行数值模拟,得到了圆锥边界层转捩位置随攻角、头部钝度的变化规律,分析了圆锥边界层转捩反转现象的流动机理.结果表明:当圆锥头部钝度增大到一定值时,圆锥边界层转捩位置随攻角增大呈现迎风面提前、背风面推迟的反转现象;圆锥边界层转捩出现攻角反转现象时,迎风面摩阻系数明显大于背风面摩阻系数且转捩前后摩阻变化更大,此时应重点关注迎风面的热防护;在零攻角条件下,随着圆锥头部钝度从很小值逐渐增大,圆锥边界层转捩位置呈现出“N”型反转现象;圆锥头部钝度增大到一定值时出现的边界层转捩反转现象的可能原因是随钝度增大头部激波后熵层高度显著增大引起的.      

倾斜滑片滚动活塞压缩机工作特性分析

为了增大滑片与转子间的接触范围、减缓滑片磨损及增加该处气体密封性能,将直立滑片向排气口侧旋转一定角度后形成倾斜滑片滚动活塞压缩机.通过对倾斜滑片和直立滑片的顶端圆弧半径、滑片与转子间接触范围、滑片受力、滑片的运动特性及滑片两侧工作腔容积等多方面的研究与比较,证实了倾斜滑片具有减缓滑片磨损、改善气体密封和减小弹簧力等优点.