空间非均匀激光场下He原子辐射谐波的量子路径调控

理论研究了He原子在空间非均匀激光场下辐射谐波的量子路径调控.计算结果表明,随着空间非均匀激光场引入位置由负向-r0到正向-r0移动,谐波截止能量呈单调递增趋势,而且只有单一的短量子路径对最大谐波辐射过程起作用.通过分析谐波辐射时频分析图和电子含时波包演化图,对谐波辐射的特点给出了合理解释.随后适当引入一束太赫兹激光场,谐波强度被增强2个数量级,并且形成一个1208eV的超长平台区.最后,通过叠加谐波,可获得一系列持续时间在34as的超短脉冲,其波段覆盖为10~1nm.     

He^＋离子在啁啾激光和高频脉冲组合场中产生的单个阿秒脉冲

利用数值求解含时薛定谔方程的方法,从理论上研究了一维模型He＋离子在波长为1064nm的线性啁啾激光和高频脉冲形成的组合场中产生的高次谐波以及由这种高次谐波构造的阿秒脉冲特征.发现在组合场中,由于啁啾脉冲的作用和在适当的时刻加入了高频脉冲,不仅使高次谐波谱的平台区域能得到很大的扩展,而且谐波转化效率也得到有效地提高,当对第二平台区域的不同范围内高次谐波迭加都可得到单个阿秒脉冲,最短可达21阿秒.最后通过经典分析和时频分析解释了这种高次谐波展宽与阿秒脉冲发射过程的特点.     

高阶贝塞尔光束的Z扫描理论

以菲涅耳-基尔霍夫衍射理论为基础,研究高阶贝塞尔光束穿过非线性光学介质的衍射效应,从而解释高阶贝塞尔光束的Z扫描现象.通过对使用高斯光束、零阶贝塞尔光束、一阶贝塞尔光束、二阶贝塞尔光束和三阶贝塞尔光束的归一化Z扫描曲线对比,表明使用高阶贝塞尔光束较使用零阶贝塞尔光束的Z扫描具有更高的灵敏度.高阶贝塞尔光束的Z扫描为测量介质非线性光学系数提供了一种更为精确的测量方法.     

回采面非均质围岩散热量的电算模型

本文采用差分法建立了回采面非均质围岩散热量的电算模型;依此模型为基础,得出了回采面风温的求算式,并进行了实例验证。     

一维非均匀介质中Casimir stress的收敛性

文章基于Lifshitz理论,在现有计算Casimir stress的规范化方法基础上,对之做进一步的数学演绎来研究一维情况下Casimir stress的收敛性. 通过分析电磁场格林函数的Galerkin变分方程,文章严格地证明并得出结论:在现有的Lifshitz公式理论体系及常规的规范化方法下,只要介质中某处的介电常数ε或磁导率μ的一阶导数不为零,Casimir stress在这些导数非零处就是发散的. 该研究成果证明了现有的常规规范化方法不适用于非均匀介质,为改进现有物理模型和寻找新的适用于非均匀介质的规范化方法提供了理论参考.     

Temporal Mueller matrix solution for polarimetric scattering from inhomogeneous random media of non-spherical scatterers

Polarimetric scattering from inhomogeneous random media of non-spherical scatterers under a pulse incidence is studied. The time-dependent Mueller matrix solution of vector radiative transfer for layering random media is derived. Co-polarized and cross-polarized bistatic and back-scattering are numerically simulated. The shape and intensity of polarized echoes well depict the inhomogeneous fraction profile of random scatterers. Its functional dependence upon the fraction profile, layering thickness, and other parameters are discussed. This technique is applicable to reconstruction of inhomogeneous fraction profile and inversion of the media thickness     

非均匀介质地震波传播交错网格高阶有限差分法模拟

采用常规的二阶声波方程有限差分方法对于非均匀介质进行了数值模拟时 ,其数值模拟精度较低。而采用一阶双曲型标量波动方程 ,则无须对介质的弹性常数进行空间求导。根据Taylor级数展开式 ,推导出了交错网格一阶空间导数的任意偶数阶精度展开式和相应差分系数计算式以及一阶双曲型标量波动方程交错网格任意偶数阶精度差分格式 ,并给出了该差分算法的稳定性条件。用该差分算法对均匀介质模型、非均匀介质模型和Marmousi模型进行了数值模拟试验 ,并与伪谱法进行了对比。结果表明 ,一阶双曲型标量波动方程交错网格高阶差分法的模拟精度与伪谱法的精度非常接近 ,计算效率高 ,且适合于模拟非均匀介质、复杂构造和复杂地质体的地震波场     

Emission-Based Scatter Correction in SPECT Imaging

Scatter correction in single photon emission computed tomography(SPECT) has been focused on either using multiple-window acquisition technique or the scatter modeling technique in iterative image reconstruction.We propose a technique that uses only the emission data for scatter correction in SPECT.We assume that the scatter data can be approximated by convolving the primary data with a scatter kernel followed by the normalization using the scatter-to-primary ratio(SPR).Since the emission data is the superpo...     

薄板在不同媒质中振动及声辐射特性研究

根据薄板结构的形状特点,采用8个节点等参单元离散结构,对其周围的媒质采用20节点三维等参单元离散结构,建立薄板流固耦合系统模型及其声辐射模型.通过理论计算可知:在不同媒质(大气、煤油、水)中,媒质的密度越大,薄板结构的第一阶频率越小;薄板的各阶振型不受媒质密度影响,薄板各阶振型影响其声辐射效率;薄板的频率特性变化,薄板结构的声辐射特性也发生变化;薄板的厚度增加会降低结构振动基频.空气中薄板结构模态测试结果与考虑薄板周围媒质的影响薄板模态计算值一致.     

基于多路开口同轴探头的介电常数测试系统开发

本文提出并开发了一种基于多路开口同轴探头的介电常数测试系统,利用射频多路开关实现多探头分时工作,获取多路反射系数并对其进行补偿,基于准静态模型反演得到介电常数,首次利用开口同轴探头法实现了介电常数的空间多点测量;然后通过测量已知介电常数的液体,对照液体介电常数理论值进行误差分析,验证了该系统的准确性;最后使用该系统对非均匀含水石英砂进行测量,获得了空间多点的介电常数分布,进一步结合介电混合定律反演得到了空间多点石英砂中水体积分数。结果显示：该系统获得的介电常数反演值与理论值吻合度高,误差分析表明该系统精度优于现有主流的单探头商业测试系统,利用该测试系统可实现对非均匀介质介电常数空间多点分布的精确测量,且测量精度高、可靠性好,扩展了开口同轴探头法在非均匀介质测量中的适用范围,对非均匀介质的微波介电特性研究具有重要科学及工程意义。     

非均匀介质下的可调光流控器件及其生化应用

 探讨了非均匀介质下不同光流控器件及其生化应用。在微流控芯片上，主要从2个方面开发和实现各类具有光波导、透镜、细胞计数、化学检测等功能的新器件。首先，在液液非均匀介质下，通过调节沟道内液体流速，控制液体间的对流扩散来实现液体在微腔内的渐变折射率分布和阶跃分布，从而得到其特殊的光学特性，例如光束分离、弯曲、自聚焦等。其次，在固体非均匀介质下，利用特殊的微流结构与液体相结合，实现更加灵敏可调的新型探测手段。这些新型技术手段分别在生物传感、能源生产、细胞探测及海水检测等诸多应用中可发挥关键性作用。     

不均匀介质中负回归曲线对螺旋波的影响

考虑了激发介质的不均匀性及生物细胞活动的空间离散及时间连续的性质,采用改进的Greenberg-Hasting模型,研究了负回归曲线的斜率对螺旋波稳定性及波形的影响.数值模拟结果表明,只有当介质的负回归曲线的斜率大于-1时,螺旋波稳定.在抛物线型负回归曲线介质中,稳定的螺旋波会演化成湍流图案.     

三维倾斜横向各向同性介质的统一表示和模拟

倾斜横向各向同性介质的对称轴与坐标轴有一定的旋转角度，不同的旋转方向其刚性矩阵有不同的形式．一般研究横向各向同性介质沿三个坐标轴方向旋转得到的倾斜横向各向同性介质，为了方便统一描述这类不同旋转方向的各向异性介质，提出了循环坐标系统的概念．在循环坐标系统下，容易实现各种倾斜横向各向同性介质公式的统一描述，运用到正演模拟中，可以用同一单斜介质系统的波动方程实现不同倾斜横向各向同性介质的模拟程序、最后，用三维交错网格有限差分模拟算法进行了方法的试验，结果成功地实现了三维倾斜横向各向同性介质的正演波动模拟，证实了上述概念的可行性．     

瞬态波在非均匀损伤混凝土介质中的传播

研究了瞬态波在非均匀损伤混凝土介质中的传播,将连续非均匀损伤混凝土介质进行分层均匀损伤的近似处理,利用波谱系数传递矩阵和信号处理手段,计算了3种典型损伤模型对近似脉冲输入信号的时域响应.计算结果表明,由于损伤的存在,将导致响应波的波幅增大,波形畸变,损伤越大,这种增大和畸变的影响程度越明显.     

高阶作用对集团内捕食系统物种共存的影响

建立了常微分方程组模型，在集团内捕食系统中，分别考察种内高阶相互作用、种间高阶相互作用、密度调节及三者融合作用对种群密度产生的影响.MATLAB数值模拟结果表明，种内高阶相互作用、种间高阶相互作用均能够促进食饵和捕食者之间的共存，影响强度与密度调节相似，但是作用机制不同.     

弹性波在非均匀介质中传播的波幅研究

对弹性波在非均匀介质中传播时的波幅进行了研究.利用积分变换,用解析方法求解了一维非均匀区域的不同性质对弹性波传播时波幅变化的影响;将非均匀区域离散成均匀的薄层,结合相邻层的连续条件,建立了数值解法的波幅传递矩阵.通过实例计算,将数值解结果与解析解结果进行比较,数值解结果具有较高精度,为工程实际中的无损检测提供了理论和计算分析依据.     

地震前兆的数值模拟

针对均匀介质模型模拟地震前兆存在实际地壳介质不均匀、岩石破裂终止区域人为指定等不足,借助ANSYS 12.0数值模拟软件,采用不均匀介质模型模拟地震前兆现象。结果表明,弱介质区是地震前兆出现的主要区域,地震前兆的复杂性主要表现在弱介质区分布的复杂性。该结果能很好地解释地震空区、两头跳和密集—平静—大震的地震前兆现象,为地震预测研究提供了借鉴。     

强激光场中模型氢原子高次谐波的特性研究

通过数值计算求解含时的薛定谔方程,研究了单个激光脉冲作用下4个不同势函数对应的一维模型氢原子产生的高次谐波,并将其与三维真实氢原子的高次谐波比较。结果表明:势函数势阱的形状对一维模型氢原子的高次谐波强度产生较大影响,但是谐波的截止位置不变。     

分区粘弹性介质样条边界元反分析数值解法

通过改造非均质样条边界元列式方法,建立了分区粘弹性介质边界元反分析的数值求解格式,该数值解法与均匀弹性体边界元法相类似,不需作分区组合计算,简化了计算程序,减少了计算工作量、提高了计算精度和解题效率,为解决非均质围岩反分析中遇到的困难奠定了基础。     

高阶变性椭圆齿轮的研究与设计

在综合研究高阶椭圆和变性椭圆生成机理的基础上，提出了一种新型非圆齿轮形式——高阶变性椭圆齿轮．采用数学推导与数值计算相结合的方法，建立了以高阶变性椭圆为基础的椭圆族数学模型，提出了最小传动比位置偏移率的概念，以表征周期内传动比曲线的不对称性．研究了在以高阶变性椭圆为节曲线的齿轮传动副中，主动轮与从动轮的转角关系、传动比关系、曲率半径及弧长计算等问题，得到了设计高阶变性椭圆齿轮所需各种参数的求解方法，采用这些方法并结合实际情况，即可设计出满足要求的高阶变性椭圆齿轮副．该设计方法对于普通椭圆齿轮的设计计算也同样适用，因此统一了各种椭圆齿轮的设计过程．