三维粗糙面散射中IRBC的FFT加速计算

对于粗糙表面等以平面结构为主体的散射问题,迭代Robin边界条件(IRBC)残值计算最耗时的部分是结构上方大范围的平面虚拟边界. 为减少运算量,加快计算速度,将IRBC的积分方程转化为二维卷积形式,导出快速傅里叶变换加速计算的公式. 通过有限元法数值模拟三维随机粗糙表面的电磁散射,验证了方法的精度与效率.     

高斯粗糙表面涂覆目标太赫兹散射特性

采用基于基尔霍夫近似的物理光学方法,研究了具有高斯粗糙表面的涂覆目标太赫兹散射特性．基于高斯粗糙面建立表面粗糙圆锥和锥柱目标模型,根据入射波频率对模型进行剖分以满足物理光学的计算要求．根据菲涅尔反射系数得出表面电流,进而计算涂覆粗糙目标的雷达散射截面．对比分析了粗糙表面目标与光滑目标的散射结果,详细讨论了不同涂覆介质、不同涂层厚度、不同入射角度、不同频率以及不同粗糙度的粗糙表面圆锥目标和锥柱目标的太赫兹散射特性．计算结果表明,在太赫兹波段目标表面的粗糙度对散射有显著的影响．     

波束模拟法用于粗糙面散射问题的有效性分析

波束模拟方法可用于数值计算宽波束入射，或略入射的粗糙面散射问题，减少所需计算机内存。通过引入能量守恒测度系数和矩量法，以平面理想导体和随机粗糙面为例详细地研究了波束模拟方法在数值计算散射问题时，其计算的精度与入射波束的极化状态、子波束参数和散射面粗糙度之间关系。     

深粗糙度随机粗糙表面光散射特性数值研究

为了研究深粗糙度随机粗糙表面的光散射现象,采用线性滤波法生成高斯分布随机粗糙表面,利用矩量法推导了深粗糙度表面的散射光平均差分散射系数。通过数值计算波长为1.064 μm的S和P线偏振入射光照射下的多组良导体表面的平均差分散射系数,发现结果出现了后向增强峰值和朗伯散射现象。根据散射宽度分布、后向增强峰值、散射峰位置等特征,分析了入射角、表面粗糙度与散射分布之间的关系。结果表明,S和P线偏振入射光良导体表面散射场能量守恒特性不同。     

二维分形表面电磁散射特性

为深入研究电磁波、光波探测信号与不规则背景表面之间的相互作用机理及物理本质,以便给雷达目标探测、不规则材料表面的探测与遥感提供必要的散射模型,对具有分形维度的二维粗糙表面采用带限Weierstrass函数进行建模,推导了基于基尔霍夫近似理论的二维粗糙面散射场,在HH极化条件下,给出了该分形面的电磁平均散射系数和平均强度系数,通过理论分析和数值计算讨论了粗糙面散射特性与谐波数、入射波波长、面分维等其他参量之间的关系.结果表明,随着分维和谐波数的增大,除镜向反射以外,散射强度的幅值及其旁瓣分量是增大的.为基于表面散射强度重构粗糙面的相关统计参数提供数据.     

具有正弦波模型间隙流动的研究

把粗糙表面简化为近似正弦波形状的平面模型,研究了平面粗糙度对缝隙流动的影响。通过对高频正弦粗糙表面模型建立N-S(Navier-Stokes)方程和液流连续性方程,采用逐步迭代法求出一级和二级压力、流速分布规律,以及适用于光滑表面、粗糙表面的流量公式,并求出表面粗糙度对流量影响的流量修正系数。实验结果与理论计算结果基本吻合。     

蝶翅结构负载银颗粒表面增强拉曼散射性能

将银粗糙化的蝶翅三维结构引入到表面增强拉曼散射(surface enhanced Raman scattering, SERS)基材中,提高检测效果。采用绿带翠凤蝶蝶翅作为基板,将纳米银金属颗粒负载其上,合成了经有序粗糙化的表面增强拉曼散射基底。采用场发射扫描电镜及透射电镜分析了有序银粗糙化蝶翅SERS基底的形貌特征。并以罗丹明6G作为探针分子,可检测到浓度低至10^-14mol/L的标样溶液,且检测效果好于二维平板SERS基底,经计算得到绿带翠凤蝶SERS基底的增强因子为1.57×10⁷。在试验的基础上,结合三维有限时域差分的计算方法(finite difference time domain, FDTD),模拟计算得到绿带翠凤蝶SERS基底的电场强度E分布,其log|E|²的值为3.85,其对激发光的反射率仅为6%。研究表明银粗糙化的蝶翅三维结构,可以使表面的电场强度有显著增强。     

海上舰船地波散射雷达截面的计算与分析

给出了海上目标地波散射雷达截面的计算方法。首先把目标的地波散射问题转化为求解理想导体平面上目标对垂直极化平面波的散射,利用时域有限差分方法得到所关心频段内 的目标雷达散射截面;然后由地波传播理论求得包括随机起伏粗糙海面影响在内的地波传播衰减因子。从雷达方程出发,对海上舰船雷达散射截面的计算值与实测值进行对比,表明了该方法的可行性。     

目标对复杂背景辐射的光散射

利用电磁辐射和散射理论，讨论了目标表面双向反射分布函数，利用Lowtran7大气传输模型计算大气背景辐射，通过双向反射分布函数将背景入射光照度和目标散射亮度结合起来，推导了粗糙面对复杂背景辐射光散射强度空间分布表达式，讨论了散射的相干和非相干分量，完成了目标对阳光、大气背景辐射的光散射的光谱分布和空间强度分布的计算，对于粗糙朗伯面将公式进行了简化。     

4H-SiCn-MOSFET新型反型层迁移率模型

提出了一种基于物理的4H-SiCn-MOSFET反型层迁移率模型.基于第一性原理的准二维库仑散射迁移率模型考虑了载流子屏蔽效应和温度对库仑散射的影响,模型中不包含任何经验参数,可方便地应用于二维器件模拟软件.推导出SiC表面粗糙散射迁移率模型的参数与界面粗糙度之间的数值关系.模拟结果表明:库仑散射机制主要在近表面处起作用;随着栅电压增大,表面粗糙散射所起的作用逐渐显著;较高掺杂的SiC MOSFET表面粗糙散射成为限制反型层迁移率的最主要散射机制.     

Numerical simulation of bistatic scattering from a target at low altitude above rough sea surface under an EM wave incidence at low grazing angle by using the finite element method

Astudyofscatteringfromavolumetrictargetaboverandomroughsurfaceisofgreatsignificanceintargetdetectioninterrainandoceanicclutters.Mostofanalyticalapproachestoroughsurfacescatteringarebasedonsomeapproximations,suchastheKirchhofftangentplaneapproximation,smallperturbationapproximation,two-scalemodelandothers[1].Analyticalstudyofscatteringfromanobjectabovethesurfacehasbeenlimitedtothemodelofasphereoracylinderaboveaplanarconductingsurface[2,3].Numericalmodelforsimulationofscatteringfromcomplextarget…     

粗糙金属表面接触的压力场和温度场

在研究金属表面的摩擦、磨损、边界膜成膜、疲劳及胶合等机理时,有必要搞清粗糙金属表面接触的压力场,温度场及应力场。过去人们在计算表面接触性能(压力场、温度场及应力场)时,往往忽略微凸体之间的相互影响,这在边界摩擦与干摩擦状况下与实际有较大差异。本文用一种新方法在考虑了微凸体之间互相影响的基础上,计算了弹性粗糙平面滑块与刚性光滑平面接触的压力场和温度场。这为进一步计算等温应力与热应力场打下了基础,也为研究边界膜成膜,磨损及表面胶合机理提供了一定的理论依据。     

粗糙金属表面接触的热应力场和等温应力场研究

粗糙金属表面接触表层中的等温应力与热应力场对金属表面的边界膜成膜,磨损与疲劳机理都有重要影响。但由于问题的复杂性,人们以往在研究粗糙金属表面接触性能时,大多只注意到研究压力场和温度场而忽略了应力场。本文首次在考虑了微凸体之间互相影响的基础上研究了弹性粗糙平面滑块与刚性光滑平面接触的等温应力与热应力场。目的是为进一步研究边界膜成膜机理,磨损,疲劳及表面胶合机理提供理论依据。     

复杂边界准三维水流模拟

本文利用正交坐标变换解决三维计算域平面复杂的问题，采用垂向无因次坐标解决自由表面未知的问题，提出了一套三维计算模式．通过长江口实测资料的计算验证，表明本模式具有一定的精度与实用性，可用于一些具体水流问题的模拟计算．     

Building of road boundary map based on laser radar

A method for road boundary detection and tracking using laser ladar with respect to a vehicle’s local coordinates is proposed.It can be applied to different types of road conditions,such as roads with or without curbs,having relatively rough road surface and with obstacles on road surface.In the method,some line segments are extracted after a series of preprocessing on range data.The extracted line segments are combined and further selected.They are then united to match the road models and generate the road boundary points which are tracked by Kalman filter.Then the obtained road boundary points are transformed to build a precise vector map by least squares fitting algorithm.These fitted line segments represent road boundary vectors.The vector map is precise enough to provide ample road information such as the orientation of road,the road width and the passable road region.Finally,extensive experiments conducted in urban and semi-urban environment demonstrate the robustness,effectiveness and viability of the proposed method.     

叶栅端壁附面层叶片力亏损预测模型

本文基于实验结果,提出了一种预测轴流压气机叶栅端壁附面层叶片力亏损的通用模型.该模型的理论性强、物理意义明确.它包含了目前广泛使用的现有诸种叶片力亏损模型且明显减少了模型的经验性.应用于不同轴流压气机叶栅端壁附面层流动的数值分析结果与实验结果的比较表明,本文所建立的新模型通用性更强且精度也得到了进一步的提高.     

弹性半空间中矩形平片裂纹问题分析

通过使用超奇异积分方程方法,对弹性半空间中与自由边界面垂直的I型三维矩形平片裂纹问题进行了研究.首先根据弹性半空间问题的弹性力学基本解,使用边界积分方程方法,在有限部积分的意义下导出了以裂纹面位移间断为未知函数的超奇异积分方程.通过将位移间断函数近似地表示为特征函数与一组多项式之积的形式,建立了数值计算方法.通过对几个典型数值算例的计算,分析了自由边界面对裂纹前沿应力强度因子的影响.     

求解三维涡流问题的广义变分原理

广义变分原理即是无条件变分原理［１］．本文应用加权余量法，建立了求解三维涡流问题的广义变分公式．首先针对只含导电区的三维涡流问题，推导出与它完全等价的无条件变分问题．然后，在此基础上导出具有导电区和非导电区的一般三维涡流问题的无任何约束条件的广义变分公式．最后用实例验证这些公式的正确性     

大轴力桩基托换中新旧混凝土结合面抗剪性能试验分析

桩基托换的关键在于新旧混凝土结合面的连接方法和可靠性能。本文结合某城市地铁隧道穿越高架桥桩基主动托换工程,提出了一种新型连接方式：凿毛+钻孔植筋(植筋胶)+建筑胶喷面的连接形式。设计制作了3个试件,结合面每30 cm×30 cm范围内植入一根钢筋,部分试件梁部箍筋加强,进行了重复静力加载试验。试验分析表明：此连接方式具有较高的抗剪承载力,最大可达9.208×10 3 kN/m 2;提高新浇筑梁的箍筋配筋率对提高界面抗剪承载力有较大作用;植筋在新旧结合面抗剪能力中起到了主要作用;新旧混凝土交界面上植筋所受的力较大,植筋两端受力较小;此连接形式在大轴力桩基托换中使用是安全可靠的。