半导体drift-diffusion模型的局部间断Galerkin方法及数值模拟

考虑半导体drift-diffusion(DD)模型一维和二维问题的局部间断Galerkin(LDG)方法,并进行数值模拟。模拟一维问题时,在浓度变化剧烈的部分采用细网格,在浓度变化平缓的地方采用粗网格,并与均匀网格的数值模拟进行比较,实现了在非均匀剖分下节省空间剖分单元数并加快了运行速度的目的。模拟二维问题时,采用了Dirichlet和Neumann相结合的边界。数值结果验证了LDG方法的稳定性。     

基于流体力学方程的二维烟雾模拟

介绍了一种基于流体力学方程并采取欧拉法实时模拟二维真实感烟雾的算法.为了获得视觉真实感,烟雾流体场的物理模型是根据Navier-Stokes方程定义;采取欧拉法将烟雾流体场划分为二维网格空间,并将烟雾速度场和浓度场分布定义于每个网格中心点;最后,通过双线性插值获得整幅图象中每个象素的烟雾浓度.试验证明该算法能实时高效地模拟具有真实感的二维烟雾效果.     

PDP放电特性二维流体数值模拟的加速方法

针对PDP气体放电的流体模型,采用指数方法(Scharfetter-Gummel)和电场半隐格式对新型荫罩式PDP显示单元结构的放电过程进行数值模拟.研究时间步长和空间网格大小的变化对模拟结果的影响和对计算速度的改进,结果表明利用半隐格式求解电场可以大大提高时间步长,同时可以在电场变化不显著的方向上粗分网格,从而达到既保证计算精度又提高计算速度的目的.针对新型荫罩式PDP显示单元结构的实例计算结果表明,使用半隐格式求解电场可使计算速度提高80倍左右.同时根据放电单元的结构和放电空间的电场分布,在电场变化不显著的方向粗分网格从5 μm增大到20 μm,可使计算时间比原来减少80%左右.     

极射赤面投影坐标系二维间断有限元水动力模型

针对普通经纬球坐标下二维浅水方程数值模型存在奇异点和网格辐合的问题,通过极射赤面投影方法将经纬球坐标转化为平面坐标实现网格重划,并应用无积分节点间断有限元空间离散方法,建立了可应用于大范围海域模拟的二维水动力数值模型.利用建立的模型模拟了渤海海域潮波和渤海湾局部潮流运动,模拟结果与实测数据吻合良好,表明极射赤面投影坐标...     

基于电场矢量差分的二维导体柱散射分析

基于电场的矢量Helmholtz方程,提出了一种分析二维导体柱散射的高效算法;给出了二维导体柱边界条件的电场矢量差分方程,以及用于计算导体表面电流的电场矢量差分表达式;采用了二阶Mur's吸收边界条件和场平均吸收条件截断网格.用所提方法分析了无限长理想导体方柱对平面电磁波的散射,其结果与矩量法的吻合很好.     

飞行体与等离子体在压缩区内相互作用数值解

在压缩区内,飞行体天线辐射出的高频调制场影响等离子体中的电荷分布,而电荷分布的扰动又反过来影响场量.采用FTCS有限差分格式方法,利用二维三分量轴对称, 对空间飞行体与压缩区等离子体非稳态相互作用过程进行数值模拟,得到了电荷密度扰动与电磁场的变化情况. 计算结果表明, 这种非线性相互作用可以引起场的塌缩并出现密度空洞.通过对密度空洞变化的探测, 可对隐身飞行体进行跟踪.     

DLA集团形貌演化的计算机模拟

在二维正方网格上,利用与传纯扩散有限凝聚 DLA 方法不同的分形生长模型,研究了具有不同扩散半径的拉子无规行走凝聚过程.计算机模拟结果表明,随着拉子扩散半径的增加,分形集团在二维正方网格上按如下系列“无序分形→枝状结构→类十字结构→十字结构”的形貌演化.与去噪声 DLA 模型相比,本文所述模型能够更为方便的得到各向同性或各向异性的分形生长集团     

基于二维浅水方程的溃坝水流数值模拟

针对溃坝水流的特点, 提出了一种基于二维浅水方程的数学模型, 对溃坝水流进行数值模拟研究. 模型采用二阶leap-frog格式和一阶迎风格式相结合的有限差分格式进行数值离散, 计算网格采用时间和空间交错网格. 在模型建立完善的基础上, 对模型进行一维和二维的数值验证, 主要算例包括:下游有水的溃坝洪水理论解, 带有三角形障碍物的一维溃坝模型试验以及二维溃坝数值模型试验. 通过与理论解和实测值比较, 结果表明模型具有良好的稳定性以及模拟间断水流和处理动边界问题的能力.     

用镜像法理论研究带电体电场分布

1 泊松方程求解静电场的困难 给定区域V内的电荷分布ρ,给定区域边界S上的电势ф|·或作为区域边界的导体所带的总电荷,由唯一性定理可知,在边界条件下,求解泊松方程△~2ф=-ρ/ε,即可唯一地确定电场。 然而问题并非这样简单,因为电场和电荷是相互作用的统一体。电荷在空间产生电场,电场又作用在电荷上,使电荷发生运动,从而使电荷密度在空间发生变化,因此泊松方程也就复杂了。自由电荷只分布在某些导体的表面,空间中没有其它电荷,选择导体表面作为区域的边界,区域的电荷密度ρ=0,泊松方程变为拉普拉斯方程△~2ф=0,它是容易据边界条件求解的。上述是一种最简单的电荷分布,对于复杂些的电荷分布,比如在上述电荷分布     

电场中不均匀导电媒质的电荷分布及其应用

利用高斯定理和电荷守恒原理,求得电场中不均匀导电媒质的电荷分布规律,发现电荷分布与电场强度大小和方向及媒质的不均匀性有关,与初始条件无关,而且稳定电场和似稳电场中电荷分布是相同的。应用所得理论结果,对裸眼井井壁的面电荷分布和地层冲洗带内的体电荷分布情况作了初步的探讨。     

电像法求解角域静电场

用几何电像法研究了二面导体角域中点电荷的电势和电场的求解,分析讨论了α角取哪些值时能用电像法求解,取哪些值时不能用电像法求解.分别计算了α等于π/2、π/3、π情况下像电荷的分布规律及电势分布规律.     

介质阻挡放电过程的计算

以介质阻挡放电照相技术为背景,建立了介质阻挡放电的一维模型,分别计算和分析了介质阻挡放电市场、带电粒子浓度以及电流密度在放电空间的分布和随时间的演变过程,计算结果表明,放电空间的正离子空间电荷效应和介质上电子的累积效应使放电个有微放电的特点,同时微放电特性与被照样品的突起程度有密切的关系,使得介质阻挡放电照相成为可能。     

导体平面上感应电荷及空间电场分布

利用镜象法讨论了在无限大导体平面附近有点电荷及一段线电荷时 ,空间的电场分布以及导体平面上感应电荷的分布     

外电场下热脉冲法测量聚丙烯薄膜中空间电荷

在传统热脉冲法基础上改进测量回路,实现热脉冲法在外加电场下对固体薄膜电介质中空间电荷分布的测量,在此基础上,提出了数据校正的简便方法.以商用电容器聚丙烯薄膜为例,介绍在外加电场下测量聚丙烯薄膜内部空间电荷分布随时间的变化,展示了空间电荷在聚丙烯薄膜中动态的变化趋势.通过比较不同温度情况下聚丙烯薄膜内部电场分布,分析影响空间电荷积累的两个主要因素：温度、时间,说明在外加电场下热脉冲法测量聚丙烯薄膜内部空间电荷分布简明快速有效.     

对导体球表面感应电荷分布规律的研究

对置于匀强电场中的导体球外周围空间的电势和场强分布进行了定量的研究。在此基础上，以偶极了Q点的场强为例，导出了导体球表面上感应电荷的分布规律。它对认识导体球静电平衡的性质以及球外周围空间电势和场强的分布规律是非常重要的。     

超高压变电所电场分布的一种计算预测方法

本文提出了一种预测超高压变电所空间电场分布的方法。首先用模拟电荷法得出了能确定场强最大值的通用曲线,然后对最感兴趣的场强区的数值计算方法进行了分析,所得的结果与测量值进行了比较,最后提出一种对整个变电所的场强统计分布规律进行估算的方法:“所划为块——分块计数——查图修正——合成全所”,其结果已能满足工程上初步设计的要求。且为制订国家标准“超高压输电线路及变电所的静电感应”等提供了依据。     

均匀带电圆环的电场分布

为了解决电学理论中均匀带电圆环电场的一般分布问题,利用幂级数的方法,由点电荷的电场强度公式及场强叠加原理出发,推导出了均匀带电圆环的电场强度在全空间内分布的一般表达式,并且讨论了在均匀带电圆环所在的平面内、圆环的轴线上以及圆环远场地方的电场强度的分布,为求解均匀带电圆环的电场分布提供了一种更易于理解的方法.     

镍氢电容电池快速充电系统

为实现以镍氢电容电池为动力系统的电动大巴车的快速充电设计了快速充电系统.通过Matlab/Simulink对网侧谐波含量进行电气仿真,并根据镍氢电容电池的短时大电流充电特性,选取电压控制法作为充电终止参数,实现电动大巴车的快速充电.     

基于中压微波氩等离子体的鞘层时空特性研究

鞘层特性直接影响微波等离子体应用于工业等领域的质量,针对研究其时变的空间分布和电场分布具有一定难度的问题,运用有限元的方法建立了中等气压下耦合麦克斯韦方程的微波氩等离子体三维模型,对鞘层的时空特性进行分析,给出了其二维等效模型.基于对等离子体参数的分析,讨论了鞘层的形成过程及其厚度的变化趋势,对比分析了等离子体电场及微波电场的时空瞬态特征.结果表明:在时间上,由于电子与离子的扩散速度和受力方向不同,鞘层的厚度呈逐渐增大的趋势,并最终形成稳态鞘层;在空间上,鞘层存在于所有与等离子体接触的放电管壁附近,鞘层区域的电场强度始终大于等离子体主体区域,且电场方向始终指向管壁,对微波电场产生阻尼作用.此外,通过量化分析证明了鞘层厚度随压强的增大而逐渐减小.     

用电像法研究带电导体球与点电荷作用的场强

运用电像法，研究了任一点电荷在不改变带电导体球的电荷分布及改变带电导体球的电荷分布两种情况下所形成的电场强度的差异．