修正的卷积完全匹配层技术

复频移的卷积完全匹配层(convolutional perfectly matched layer,CPML)与时域有限差分(finitedifference time-domain,FDTD)算法递推公式之间存在数值计算时间不同步的问题,诸多算例结果表明CPML的吸波效果并没有达到一些具有相同二阶精度的完全匹配层(perfectly matched layer,PML)的吸波效果。文章采用时间平均近似方法对CPML进行了修正,使其吸波性能与其他具有相同数值计算精度的PML的吸波性能相当;通过2个具有代表性的算例,验证了方法的有效性。该方法思路简单、清晰,只需在传统的CPML代码基础上进行简单的修改,计算时间大大缩减,该方法对于CPML在FDTD算法中的高效应用具有一定的意义。     

Davidson-Cole色散媒质的CPML吸收边界

为了应用时域有限差分(FDTD)法处理Davidson-Cole色散媒质的电磁问题,将已应用于常规媒质(非色散媒质)的卷积完全匹配层(CPML)吸收边界加以改进。改进后的CPML吸收边界具有实现复杂度低的优势。两个算例初步证实了该边界的良好吸收效果。     

一种截断Cole-Cole色散媒质CPML的FDTD方案

近年来,基于帕德(Padé)近似法,一种面向一般Cole-Cole色散媒质的时域有限差分(FDTD)方案被提出.为了应用该方案处理实际的电磁问题,发展了一种对应的卷积完全匹配层(CPML)吸收边界.该吸收边界具有复杂度低的优势,便于问题空间和吸收边界的统一处理.通过一维、三维2个算例,初步证实了该边界的良好吸收效果.     

两种工况下电主轴热误差的组合预测模型

为了有效地提高数控机床电主轴热变形模型的预测精度,在2种典型工况下,根据电主轴结构热变形的产生机理,提出了一种基于模糊逻辑的组合预测模型.该模型综合了由自回归分析理论和灰色系统预测理论所建立的热误差模型,采用模糊逻辑选取权值,使各单项预测模型能够扬长避短,从而增强了组合预测模型的泛化能力.通过对电主轴热变形工况下的实验结果与计算结果的比较表明,在单项预测模型中的工况1下,灰色系统预测模型的相对误差较小(6.9%),在工况2下,自回归预测模型的相对误差较小(12.1%),而组合预测模型在2种工况下的相对误差分别为2.2%和8.9%.因此,组合预测模型具有较高的精度和较强的鲁棒性.     

地形复杂性对河道槽蓄量计算精度的影响

通过数学曲面建模和3dsmax曲面建模两种方式建立概化河道曲面,按一定间距对曲面进行离散化,利用得到的采样数据计算了曲面与参考面之间的体积及与理论值的相对误差.采用分形维数对曲面复杂程度进行量化,得到了曲面分维数与体积相对误差之间的相关关系.结果表明:在不考虑地形测量误差的理想条件下,河道槽蓄量的计算精度与床面复杂程度线性相关;但床面复杂程度并不是唯一的影响因素,相同曲面分维数下相对误差并不相同,甚至相差很大.     

考虑界面摩擦和剪切面积变化的直剪试验剪应力修正方法

鉴于已有的直剪试验剪应力修正公式未考虑剪切过程中上下盒未开缝导致的剪切盒与土样间的界面摩擦,开展了铜板-土样界面摩擦试验,获得了饱和状态下的界面摩擦系数为0.2,提出了考虑界面摩擦和剪切面积变化的直剪试验剪应力计算式.评价了直剪试验测定峰值与残余强度的结果表明:1)修正后的剪应力大于修正前的数值;剪应力相对误差随剪切位移增大而增大,最大可达-12.9%;垂直压力越小,剪应力相对误差越大.2)初始密度对峰值强度相对误差影响较为显著,对残余强度相对误差影响不大.3)不同初始密度下,峰值与残余强度有效内摩擦角相对误差均在±5%以内;峰值与残余强度有效凝聚力相对误差变化范围较大,具有更大的不确定性.4)考虑剪应力修正后的峰值和残余强度抗剪强度指标(有效凝聚力与有效内摩擦角)均比修正前值更大,表明采用不考虑剪应力修正的抗剪强度指标偏于安全.     

单摆振动周期近似公式的误差分析

本文从一般情况下单摆振动周期公式出发.讨论了在零级近似和二级近似的条件下,周期公式理论上绝对误差和相对误差的界限.并通过电子计算机具体地计算了当振幅θ。从1°至90°每隔1°时相对误差的大小.     

小野下光子特征线混合笔束模型肺部剂量算法

为了准确计算小射野下肺模体中精确的三维剂量分布,本文提出了光子特征线混合笔束模型.该模型首先采用光子特征线算法获得参考射野下肺模体的中心轴深度剂量,然后在此基础上对肺模体笔束核进行等效深度修正和加权密度修正.本文利用该算法计算了6 MV光子束在不同射野下不同肺模体的中心轴深度剂量分布,并与蒙特卡罗模拟结果相比较以验证其精度.结果表明,两种方法计算得到的剂量基本一致,大多数深度处的相对误差小于3%.主要差异表现在介质交界处及肺组织前部,其相对误差随着射野尺寸和肺密度的增大而减小,最大相对误差范围为7.8%～36.9%.在肺组织前部,相对误差大于3%的深度范围随射野尺寸的增大和肺密度的减小而增大.因此,该算法在小射野下的肺部剂量计算中具有潜在的研究价值.     

中和热测定实验的改进

改进了中和热测定实验装置.应用改进后的实验装置,测定了强酸(盐酸)和强碱(氢氧化钠)中和反应的热效应((Hs),测定值与实验温度下的中和热文献值相对误差为1.01%.比未改进前的相对误差略有降低,可操作性强,其精度和重复性可满足本实验要求.     

模拟裂纹的弯曲弹簧模型比较

合适的裂纹模型模拟能够真实反映梁裂纹的力学机理.首先分析了4种模拟裂纹的弯曲弹簧模型,然后以自由梁为例计算了4种弯曲弹簧模型下的固有频率值,并与实验结果进行对比.分析了4种弯曲弹簧模型模拟裂纹损伤的相对误差,结果表明,4种裂纹模型均可靠,能很好地模拟梁的裂纹损伤.弯曲弹簧模型III模拟裂纹的相对误差最小,建议采用此弹簧模型模拟裂纹损伤.     

椭圆柱共面波导的准静态分析

利用保角变换技术对两种椭圆柱共面波导的传输特性作了准静态分析，导出了两种结构的有效介电常数和特性阻抗的封闭表达式，并提供了计算曲线．结果表明，这种方法是有效的     

圆柱形屏蔽耦合共面波导的解析分析

采用保角变换和部分电容法，导出了耦合共面波导奇偶模单位长度电容及其特性阻抗的解析表达式。数值结果与利用其他方法分析椭圆耦合带线、三带线耦合共面波导和矩形屏蔽耦合共面波导的结果吻合得较好，表明本方法是可行的。     

手征铁氧体填充圆形波导特征方程的导出

在柱坐标系中导出手征铁氧体波导内横向场量与纵向场量之间的关系，利用波导壁上的电场边界条件，建立了手征铁氧体介质填充的圆波导传播常数的特征方程．     

金属包层渐变平板光波导的边缘元分析

采用将边缘元法和欧姆损耗微扰法相结合的办法,研究了任意折射率分布的金属包层平板光波导的传输特性和损耗特性,并由此计算了几种典型任意折射率分布波导的复传播常数.数值结果与文献中用不同方法得到的数据准确吻合,证实了该方法是有效的,具有广泛的适用性.     

任意横截面形状波导本征值的FD—TD分析

讨论了任意横截面形状波导ＴＥ、ＴＭ模本征值的时域有限差分（ＦＤＴＤ）分析方法．通过对多种横截面形状波导主模和高次模截止频率的计算以及与已有结果的比较，证实了该方法的精确性和有效性     

条形介质波导与定向耦合器的新解法-叠代矩量法

本文给出用以精确计算各种条形介质波导导模色散曲线与场分布以及矩形芯双沟道定向耦合器耦合长度的一种新解法:叠代矩量法,给出用于计算的有关公式.计算结果与精确的计算机数值解法符合甚好,且简便易行,容易推广到其它矩形芯波导结构。     

任意截面介质填充类矩形波导传输特性的分析

为了分析任意截面介质填充波导问题,建立了一种直线法分析模型,并得到了这种波导的特征方程．以介质条填充的矩形波导为例对该模型进行了验证,结果与相关文献一致．对介质条填充矩形波导的主模和次低模的色散特性和截止特性进行了数值计算,得到了一些有意义的结果．该方法对处理电磁场边值问题有一定借鉴意义．     

关于电磁波在非理想导体边界柱形波导中的传播

 对非理想导体腔壁柱形波导的微扰法作了重新表述。所得计算修正本征值的方程形式上与过去的结果颇为不同。与过去的相应结果比较，该结果物理意义更清楚，形式更简洁凝练，且更便于实际计算。对过去忽视的一些特殊情况作了讨论。以同轴线为例给出了具体计算结果。     

光纤与表面等离激元波导的互联研究

利用在金膜上设计的4个直线排列的弧形二维光栅结构, 在实验上实现光纤与表面等离激元的四路光互联。当光纤照射到不同的弧形光栅上时, 将产生表面等离激元, 并被聚焦耦合到不同的波导中, 从而实现具有恒等、蝶形和全混洗3种方式的四路光纤与表面等离激元波导的光互联。在理论上, 利用惠更斯?菲涅尔原理进行数值模拟, 计算聚焦点附近的场强分布, 理论与实验结果符合得很好。