关于脉冲星线偏振位置角与辐射几何研究的评述

脉冲星是快速自转的中子星,其射电辐射往往具有较高的偏振度.20世纪60年代末运用旋转矢量模型拟合线偏振位置角曲线的方法,从中能够得到脉冲星的2个重要辐射几何参数——磁倾角和视线碰撞角.这对研究脉冲星辐射、动力学和演化都非常有用.随后有许多工作研究了不同的物理和几何效应对旋转矢量模型的影响,其中利用光行差效应估算辐射高度的方法得到了广泛的应用.但是这些方法都有理论上的局限性,只适用于辐射高度较低的脉冲星.文章综述了从线偏振位置角中提取辐射几何和辐射区参数的方法,介绍了辐射几何在多个方面研究中的应用,并对前人研究方法中存在的问题以及未来发展方向进行了评述.     

基于贝叶斯推断的脉冲星偏振位置角拟合算法

脉冲星辐射束的偏振位置角与相位的关系可用旋转矢量模型(RVM)描述,现有的Levenberg-Marquardt非线性拟合和格点搜寻算法对RVM的拟合存在效率低、易过拟合等问题。本文发展了一套基于贝叶斯推断的马尔可夫链蒙特卡洛算法(MCMC),并用该方法对已有文献中的10颗脉冲星偏振位置角进行了拟合。结果表明,MCMC算法不仅能得到与已有文献一致的结果,而且该算法具有高效、不易过拟合、能更好地估计参数的可信度区间等优点。     

对脉冲星在磁偶极辐射作用下的演变的进一步研究

在本学报1981年第一期本文作者研究了脉冲星在磁偶极辐射作用下的演变。本文在该文研究的基础上对脉冲星在磁偶极辐射作用下的演变又做了进一步研究,主要研究了脉冲星的物理参量随时间的演变以及演化时间尺度。现将这两方面研究的新结果简述如下。一、对物理参量随时间演变的进一步研究前文[Ⅰ]根据演化方程(1)—(2)推出脉冲星因磁辐射使磁倾角α,角速Ω,自转周期P,角动量J和自转能E随时间变化的式子(12)—(16)。现在根据前文[1]方程组(1)—(2)或物理参量演化式子(12)—(16)再进一步推出上述各种参量的改变率随时间的演变式子。这可在前文[1]中的(12)—(16)式对时间求导数得之,或者利用前文方程(1):     

脉冲星相对论风流的湍动波加速机制

考虑由脉冲星磁偶极辐射产生的低应电磁波，它构成的湍动波压将加速等离子体，并通过磁极的磁力线散发到空间，形成脉冲星风。计算表明：当找到一个能与粒子产生共振的初始波能时，电子可被加速到γ≥１２，而构成相对论性风流。     

脉冲星PSR J1224-6407的偏振、频谱和到达时间的研究

使用澳大利亚帕克斯射电望远镜对PSR J1224-6407进行了3个波段的研究，观测数据的时间跨度约10 a. 3个波段观测中心频率分别为732、1 369 MHz和3 100 MHz.将测量得到的流量密度与文献中的频谱数据相结合，得出脉冲星的频谱特性.用简单的幂律谱模型对频谱进行了拟合，得到谱指数为-1.45.用PSRCHIVE软件得到3个频率下平均脉冲轮廓和偏振观测结果，脉冲总强度、圆偏振、线偏振和偏振位置角曲线随频率表现出了不同的变化.在1.4 GHz的频率下，分析了脉冲星的计时残差，更新了脉冲星的位置、自转周期和周期导数等基本参数.     

中子星倾斜转子模型Gamma射线辐射角分布特性

将中子星近似看做带有偶极磁场的倾斜转子,本文从经典辐射理论出发,用计算机数值计算方法计算了从星近极区表面飞出的原电子的γ射线辐射角分布。结果表明,影响辐射角分布特性的主要因素是磁力线曲率和电子能量耗散。偶极磁场的强烈畸变将在一定程度上导致辐射的方向弥散.     

太阳黑子周形态的由来(Ⅰ)

本文讨论了两个问题: (1)在太阳对流层内的大尺度“其本磁场”的形成问题,以及它所决定的黑子周的特征。 (2)太阳活动区黑子的偶极磁场形成问题。 我们提出了太阳核心是一个具有二十二年周期的磁偶极振荡子的假设,它所产生的太阳磁流波的经向磁场不断地向外渗透到较差自转层内被放大,从而形成了具有很大纬向分量的“基本磁场”,它的特征决定了黑子周的形态。 基本磁场产生了磁浮力,我们得到它是一个磁雷诺数很小的上浮运动,因而它不是冻结的磁力线管的上升,而是磁力对流运动。并且在对流气泡横越基本磁场的过程中,形成了围绕气泡的磁环,当它浮至太阳表面便是活动区的偶极磁场。     

旋转磁化法在六角晶系中的应用：理论与模拟

用VSM在固定外场大小下旋转样品,由测得的旋转磁化曲线推知具有面内单轴磁各向异性的薄膜材料的磁各向异性场,是一种测量材料一阶和二阶磁晶各向异性常数的新方法.该文基于能量最小原理,对具有平面型各向异性的六角晶系的面内旋转磁化曲线进行了严格的理论推导.我们将理论模型应用于具有六角晶系的平面型各向异性的球形颗粒中,系统讨论了不同大小的外场在基面内旋转时颗粒的旋转磁化曲线.理论计算结果与蒙特卡洛模拟结果相符.研究发现,在外磁场远小于磁晶各向异性场时,为了拟合实验的旋转磁化曲线,必须充分考虑矫顽力对磁化反转过程的影响.我们的工作证明,通过VSM测量旋转磁化曲线为确定六角晶系的面内磁晶各向异性常数K3提供了新途径,并提出当外场的大小约为面内各向异性场的0.2时,测量效果最佳.     

纵向驱动巨磁阻抗效应的解释

测定了Fe73 Cu1 Nb1 .5V2 Si1 3 .5B9纳米微晶带纵向驱动磁阻抗的相频曲线和不同频率的相位随外磁场变化的曲线 .从相频曲线的峰位可确定出样品趋肤效应的临界频率 .从临界频率随外磁场的变化 ,解释了纵向驱动巨磁阻抗效应与趋肤效应的关系 .从不同频率驱动场下磁阻抗的相位随外磁场变化的规律得出 ,低频纵向驱动巨磁阻抗效应是磁电感效应 ,与磁损耗相应的 μ″随外磁场的变化是引起高频纵向驱动巨磁阻抗效应的重要原因 .     

无位置传感器的永磁同步电机直接转矩控制系统

介绍了永磁同步电机直接转矩控制原理,在旋转坐标系下推导出转矩的几种表达形式,以此为基础分别对隐极式电机和凸极式同步电机提出了基于定子磁链和转矩的功率角位置估算算法.该估算法先计算电磁转矩、定子磁链及其位置,根据定子磁链和电磁转矩估算功率角,再根据功率角和定子磁链位置得到转子位置.仿真表明,本文提出的功率角估计算法简单有效,能比较精确地逼近电机实际位置,系统有良好的动静态性能.     

Evidence for free precession in a pulsar

Pulsars are rotating neutron stars that produce lighthouse-like beams of radio emission from their magnetic poles. The observed pulse of emission enables their rotation rates to be measured with great precision. For some young pulsars, this provides a means of studying the interior structure of neutron stars. Most pulsars have stable pulse shapes, and slow down steadily (for example, see ref. 20). Here we report the discovery of long-term, highly periodic and correlated variations in both the pulse shape and the rate of slow-down of the pulsar PSR B1828-11. The variations are best described as harmonically related sinusoids, with periods of approximately 1,000, 500 and 250 days, probably resulting from precession of the spin axis caused by an asymmetry in the shape of the pulsar. This is difficult to understand theoretically, because torque-free precession of a solitary pulsar should be damped out by the vortices in its superfluid interior.     

磁偶极子远场的严格数学处理

磁偶极子是稳恒磁场研究的最基本模型,原因在于介质宏观磁场都可以等效于无穷多磁偶极子远场的叠加,因而磁偶极子远场的研究具有重要意义。磁偶极子远场计算一般采用基于矢量函数的泰勒级数展开,利用磁偶极子的对称性,选取特殊坐标位置下的代表场点,计算磁偶极子远场的特殊表达,而后推广到一般点。总结梳理了磁偶极子远场教学处理过程,并且从教学实践出发,提出一种严格的推理方法,该方法过程严谨且具有坐标系无关性,使相关内容的教学过程更为科学、严密。     

旋转热管生物反应器搅拌结构的数值模拟

针对不同搅拌结构形式的新型旋转热管生物反应器内的流动特性进行数值模拟。建立旋转热管生物反应器的数值模型,将多重参考系法(MRF)与滑移网格法(SM)相结合,选用标准k-ε湍流模型模拟计算反应器内的速度分布,并对作为搅拌结构的热管蒸发段上桨叶的倾斜角度(α)在0°、15°、30°和45°时的搅拌功率和混合时间进行计算。结果表明:在搅拌结构中,有热管蒸发段桨叶反应器的轴向形成了3个漩涡区,轴向平均流速相对较高,并且靠近自由液面附近的流速也较大。随着桨叶倾斜角度的增加,反应器液面附近速度减小,搅拌功率减小,混合时间变长。     

双水平井电磁测距径向距离计算方法研究

基于旋转磁场测距(RMRS)的基本理论与方法,在考虑磁源尺寸的条件下,首先推导出旋转磁源周围空间磁场分布规律,然后根据磁信号的轴向分量推导出双水井径向距离的计算方法,最后在此基础上通过仿真和实验提出了磁偶极子模型成立的前提条件。研究表明,探管与磁源的距离大于10倍磁源尺寸时,磁偶极子模型是适用于RMRS系统的;探管与磁源的距离小于10倍磁源尺寸时,径向距离的计算方法能够确定注汽井和生产井的水平段间距,对双水平井导向钻井磁测距计算方法作了进一步完善,为此导向仪器的研究提供了理论参考。     

静磁场作用下结晶器内金属射流行为的数值模拟

利用ANSYS CFX软件,数值模拟了在静磁场作用下连铸结晶器内的水口出流的金属射流行为,通过分析其形态变化,考察了不同参数下液面波动F数的变化规律以及金属射流的扩张对结晶器壁面的冲刷强度的影响规律.模拟结果表明:水口出流射流具有扩张特性,在静磁场作用下,随着磁感应强度的增大,F数增大,金属射流扩张程度增加,且对结晶器宽面冲刷强度增加;随着板坯厚度的增大,F数增大,金属射流扩张程度增加,且对结晶器宽面冲刷强度减小;随着射流角度的增加,F数减小,对结晶器宽面冲刷加剧;对于电磁制动板坯连铸,不能单纯以F数作为控制指标,应充分考虑射流扩张对结晶器壁面冲击的影响,不同板坯厚度和水口射流角度应有适宜的控制参数.     

基于DSI测井横波分裂的水平井压裂缝检测研究

利用偶极横波测井检测水平井压裂缝不同于直井压裂缝检测,目前还存在较多的理论和技术问题。针对直井、斜井和水平井等不同情况,给出了三维TTI介质中SH波和SV波的相速度和各向异性系数计算公式,从理论方面研究其横波各向异性系数与裂缝倾角、裂缝方位角、井斜方位角、井斜角之间的关系,开展水平井横向压裂缝的DSI实验模拟研究,并在实际水平井QP52井中进行压裂缝检测应用。研究发现,DSI可以检测水平井的纵向缝和斜交缝,但无法检测水平井的横向正交压裂缝。横波各向异性系数随裂缝倾角的增大而减小,随裂缝方位角与井斜方位角之差的增大而减小;而井斜角的改变不会影响横波分裂速度和各向异性系数的检测与计算。研究结果可为工区水平井实施压裂缝检测的DSI项目提供重要理论指导和依据,即通过压前、压后近井地带的横波各向异性对比来检测压裂缝与识别压开层段。     

底吹氩气和旋转磁场复合作用对两相流动行为影响

提出利用旋转磁场作用于底吹氩气钢包冶金反应器的方法,建立了底吹氩气和旋转磁场作用下钢包冶金反应器内两相流动行为的数学模型,分析了改变吹气位置和磁场强度等参数对气泡运动行为的影响.结果表明:无旋流时,不断上升的气泡形成"倒锥形"的气柱.在旋转磁场和底吹气共同作用时,上升的气泡形成了"螺旋状气柱",这和试验结果相吻合.当吹气位置离中心的距离和磁场强度增大时,气泡在反应器内运动的路程分别呈线性和指数形式增加.     

大间隙磁力传动系统电磁场切换相位角研究

基于ANSYS软件建立了行波磁场驱动的大间隙磁力传动系统的二维电磁场仿真模型,分析了电磁体四种磁极状态下,永磁体角位移位于0°到360°之间所受的磁力矩情况.为使系统获得最大驱动力矩,提出了电磁体磁极状态切换的最佳切换相位角的概念,并对其进行了求解.通过分析系统中电磁体和永磁体间耦合距离及两电磁体间磁极距离对系统最佳切换相位角的影响,得到了最佳切换相位角的近似计算公式.通过轴流式血泵负载实验,结合血泵负载力矩模型,计算并比较了各种切换相位角下血泵的最大负载力矩.结果表明:按仿真所得的最佳切换相位角进行相位切换可使系统具有最大驱动能力.     

K模辅射场与二能级原子作用系统中原子的偶极压缩

利用J-C模型,在旋波近似下,给出了K模相干光场与二能级原子相互作用系统中系统态矢的演化。利用数值计算方法研究了三模相干光场与二能级原子相互作用系统中原子的偶极压缩效应,讨论了初始光场强度和光场相位对原子的偶极压缩效应的影响。结果表明:当初始光场较强时,原子只在演化的初期呈现短暂的间隙性压缩效应,光场相位决定原子的压缩方向,而光场强度变化对原子的偶极压缩效应影响很小。