双频工作同轴双电子注回旋管的理论与实验研究

该文章研究双频工作同轴双电子注回旋管。数值计算和粒子模拟结果表明同轴双电子注回旋管可以同时工作在两个不同的频率,且由于两个电子注间的非线性耦合,高次回旋谐波所对应模式的功率显著增强。完成了双频工作的同轴双电子注回旋管的原理样管加工并进行了验证性实验,实验测得两个工作频率分别为0.11 THz和0.22 THz,输出功率20 kW,并提出了一种分离双频工作同轴双电子注回旋管中两个不同频率电磁波功率的方法。     

170 GHz兆瓦级回旋振荡管设计研究

该文基于广义传输线理论和电子回旋脉塞理论,考察模式谱、深入研究注-波耦合系数和不同模式的起振电流,选择TE_32,12模式为170 GHz兆瓦级回旋振荡管的工作模式。通过合理调整电子注工作参数有效抑制高次模谐振腔中的暂态模式,优化谐振腔的光滑缓变段来抑制寄生振荡模式。当电子注的横、纵速度比为1.3,引导中心半径为9.4 mm,电压为80 kV,电流为45 A,互作用磁场约为6.715 T时,该只优化设计的回旋振荡管在170.18 GHz频点输出功率超过1.8 MW,效率约为50%。此外,建立切合实际的电子注速度零散模型,讨论了速度零散对该只管子的性能影响。     

Fe3O4磁性纳米粒子的制备、形貌调控及表面改性

Fe₃O₄磁性纳米粒子的制备方法较多，常用的有共沉淀法、热分解法、水热法等。通过实验研究探讨了通过3种不同的制备方法制备Fe₃O₄磁性纳米粒子，并对其进行尺寸、形状、磁性能等方面的调控，通过表面改性以提高其分散性和稳定性。该磁性纳米粒子材料有望在生物医学领域如载药、磁力组织工程等方面得到应用。     

角向驻波电子回旋脉塞的动力学理论

研究角向驻波电子回旋脉塞的动力学理论,给出了脉塞不稳定色散方程,并进行了讨论。文中分析指出,角向驻波由两个反向角向旋转波组成,右旋波产生右旋的回旋谐波,左旋波产生左旋的回旋谐波。结果指出,上述两个角向旋转波的波_电子注互作用有不同的效果。由此得出结论:在电子回旋脉塞的互作用中,角向驻波可能不能维持不变。     

I2控制Buck变换器的一阶动力学分析

通过降阶处理,建立了I2控制Buck变换器的一阶离散映射迭代模型,研究了该模型的非线性动力学行为。通过分析检测电阻R_s和误差放大器比例系数k₁为变量参数的分岔图,研究了系统从稳定周期1进入倍周分岔,从连续导电模式(CCM)鲁棒混沌进入断续导电模式(DCM)阵发混沌的动力学形为。通过R_s-V_o和k₁-V_o参数空间分析和离散迭代映射空间分析,得到了稳定性和工作模式的变化情况,验证了理论分析的正确性。     

回旋脉塞泵自由电子激光器

本文提出一种新的自由电子激光器方案,由内外两束电子构成,内电子束作直线运动,外电子束产生回旋脉塞不稳定性,其辐射的回旋波反射后充当泵波,与作为激光工作物质的内电子束相互作用,产生相干散射。这种新方案的优点是:在相同的电子束能量下,可以获得比常规自由电子激光短的波长。这是因为外束实际上是一种大轨道回旋管,适合工作于高次谐波 此外,它结构紧凑,产生泵波的外束可与内束共用一个高压电源和真空系统,甚至可由同一电子枪产生,不增加设备种类。 本文给出了回旋脉塞泵自由电子激光的动力学理论,求得了线性增益,并提出了两种回旋脉塞泵方案。     

一种新型X波段TM01模HPM滤波器

本文提出了一种工作在TM₀₁模式下的高功率微波(HPM)滤波器。HPM滤波器主要由圆形波导、TM₀₁-TE₁₀模式转换器和几个基于扇形波导的TE₁₀模式扇形波导滤波器组成。TM₀₁-TE₁₀模式转换器可以将输入的大功率TM₀₁模式电磁波分成多个TE₁₀模式输出微波。平行放置扇形波导滤波器用来提高功率容量。在这种结构中,通过并联更多的滤波器可以实现更高的功率容量。为了验证本文所述设计方法的有效性,给出了一个工作在X波段的HPM滤波器,并进行了数值模拟。仿真结果验证了该方法的有效性。本文提出的HPM滤波器具有体积小、设计简单等优点。通过增加平行放置TE₁₀模式滤波器的数量,该HPM滤波器的功率容量可以继续增加。     

声波方程有限差分数值模拟的变网格步长算法

地震波场正演模拟是研究地震波在介质中传播特点的重要手段。常规的傅立叶变换法和有限差分方法在对含低速/高速介质、薄层/厚层介质的模型进行波场模拟时通常采用均匀网格,因此,这两种方法往往缺乏稳定性。本文对解决上述问题有较高优越性的变网格算法进行了介绍,对传统的有限差分法与变网格差分算法在内存需求、计算速率等方面的差别进行了比较,并对变网格算法中的边界条件、时间积分的快速展开算法进行了阐述,总结了变网格算法的优点。     

考虑空间电荷梯度效应的静电电子回旋谐振脉塞的线性理论

本文给出了一个比较完整的关于静电电子回旋谐振脉塞的流体动力学线性理论,考虑了空间电荷梯度效应对静电电子回旋谐振脉塞不稳定性的影响.研究发现,空间电荷梯度效应主要对谐振点Ω=0附近的脉塞不稳定性产生影响.对 TE_(mn)工作模式,当 B_⊥较大时,空间电荷梯度效应对脉塞不稳定性的贡献将几乎与不考虑它存在时系统中的脉塞不稳定性相互抵消;当β_⊥较小时,空间电荷梯度效应成为系统中对脉塞不稳定性的主要贡献者.对于 TM_(mn)工作模式,研究发现,空间电荷梯度效应对系统中的脉塞不稳定性的贡献与不考虑它的存在时系统中的脉塞不稳定性,在β_″>k_″C/ω且 k_″>0时相互加强, 在β_″<β_″C/ω或β_″>k_″C/ω且 k_″<0时相互减弱.另外,在一定的工作参量条件下,空间电荷梯度效应也会成为系统中对 TM_(mn)模脉塞不稳定性的主要贡献者.最后,本文还发现,在考虑了空间电荷梯度效应后,如下的结论仍然成立:当电子注模Ω=0与冷波导模ω~2—k_″~2C~2—k_c~2C~2=0色散曲线相切时,只存在 TE_(mn)模脉塞不稳定性,而不存在 TM_(mn)模脉塞不稳定性.     

影响熔化气化炉风口回旋区因素的物理模拟

以COREX实际尺寸和操作参数为基础,假设回旋区内只有气、固两相,根据相似准则建立了COREX熔化气化炉模型用以研究回旋区.实验采用聚乙烯粒子作为模型的填充物料,并用红色粒子作为示踪粒子,研究了回旋区的形成过程;通过颗粒速度场确定的回旋区边界,分析了风速、排料速度（焦炭燃烧速度）、料层高度等因素对回旋区大小的影响.     

准光学栅格振荡器阵列的分析与设计

运用感应电动势法(EMF)对准光栅格阵列进行分析,给出了平面栅格的等效电路模型。结合有源器件的等效电路模型,采用节点分析法对栅格的完整等效电路模型求解环路增益。在Win95平台下,编制了平面栅格振荡器阵列的辅助设计程序,设计计算结果与国外文献报道吻合得较好。     

基于负荷安全域的双馈风电场无功配置及规划

为了应对风电接入电网引起的电压安全稳定问题,提高风电场并网点电压稳定性,从规划角度考虑,提出一种基于负荷安全域计算双馈风电场无功配置以及场内集电线路选型的方法。首先研究推导风电机组机端P—Q特性曲线,得到双馈风电机组稳定运行域。接着分析了机组P—Q特性曲线和集电线路首端安全域边界配合问题,以此确定集电线路型号,达到充分利用风电机组无功能力目的。最后通过并网点的安全域边界计算风电场无功配置容量。算例结果表明,所提出的无功配置方法能保证并网点电压在安全范围内。     

基于数值微分的阻尼灵敏度方法比较

为了克服系统模型不准时特征值灵敏度解析法结果失效的问题,提出基于数值微分的特征值灵敏度计算方法.系统地研究差商法、插值法和改进正则化法这3种数值微分方法的原理,从特征值样本点的摄动步长影响和测量误差影响两方面综合分析3种方法的计算性能,比较分析得出改进型正则化方法能够较好地考虑特征值计算时的测量误差,具有相对较好的计算稳定性.在现有商业小扰动计算软件的基础上,实现了大规模电网的阻尼灵敏度自动化计算.通过实际大电网算例,验证了基于数值微分的阻尼灵敏度法的有效性.     

基于Colpitts振荡器模型的网格涡卷混沌系统

为了在3阶Colpitts振荡器模型框架下获得网格涡卷混沌吸引子,基于混沌吸引子形成机理,提出了通过引入2个单位锯齿波函数改造模型方程生成网格涡卷混沌系统的方法,使改造后的3维系统形成网格分布的指数2平衡点,从而获得了(2M+1)×(2N+1)网格涡卷混沌吸引子.采用常规的动力学分析方法,研究了该系统的动力学特性,并作离散化处理后基于微控制器进行了数字电路实现和相应的实验验证,实验输出与数值仿真结果一致,由此说明了在Colpitts振荡器模型框架下生成网格涡卷混沌吸引子的可行性和实现性.     

角形域上Neumann问题的拟小波自然边界元法

首先利用保角变换,通过自然边界元法将角形区域的调和方程的Neumann边值问题归化为边界上的变分问题。对于存在着奇异积分的困难,采用了拟小波基。这种小波基在时域中光滑性高且快速衰减,这一性质可以使奇异积分的计算简便。这种小波边界元法不仅能保持自然边界元法的降维及计算便捷稳定的优点,而且还具有良好的逼近精度。最后,给出数值算例,以示该方法的可行性。     

卫星模型散射FDTD计算的共形边界研究

根据卫星模型太阳能帆板平面相对卫星主体较大的特点,提出了共形边界的概念,即总场边界、外推边界和吸收边界的几何形状与目标外形轮廓相同．并把它应用在卫星模型时域有限差分(FDTD)计算中,以减少FDTD计算及存储量．首先讨论了FDTD方法中3种边界的共形处理方法,特别针对270°拐角处吸收边界的处理进行了详细分析．通过电偶极子辐射验证共形吸收边界具有良好的吸收外行波的性能．最后给出卫星模型远区后向散射时域波形,与常规长方体边界FDTD计算结果相符,验证了共形边界理论在FDTD计算应用中的正确性．卫星模型采用共形边界后节省内存约40. 7％,缩短了计算时间,改善了计算性能．     

一种求解控制系统可达集的网格投影法

控制系统在某一时刻的前向可达集是指从初始状态出发,在该时刻能够达到的状态的集合.为了求解非线性控制系统的前向可达集,首先通过常微分方程数值方法对连续控制系统进行离散,转化为离散系统;其次由于连续控制系统的可达集可用其相应的离散系统的可达集来近似,针对离散控制系统,提出了基于最优化技术的网格投影法近似描述可达集,该方法布置了均匀分布的网格点,并将网格点向可达集边界投影,每个投影问题都对应一个最优化问题,通过求解这些优化问题得到可达集的近似描述;进一步地,理论分析证明了该方法布置的网格点间隔越小得到的可达集近似误差越小;最后通过数值仿真验证了该方法的有效性,并将其与文献中已有的DFOG(Distance fields on grids)方法进行对比.研究表明:网格投影法可以有效地处理具有非凸可达集的控制系统;相较于DFOG方法,该方法能够得到分布均匀的边界点,且求解的优化问题的数量少,计算时间短.     

流体绕椭圆柱有势无环量流动的精确解与边界拟合坐标变换数值解

本文首先用保角变换法求得绕椭圆柱势流的精确解,之后又用边界拟合坐标变换法,借助于作音编制的通用程序BFCC—1,BFCC—2,求得同一问题的数值解。比较表明:边界拟合坐标变换法具有很高的求解精度,可广泛用于平面势流问题的解算,而不只局限于椭圆柱绕流这样的简单曲线边界的区域。     

Design of Efficient Tunable Terahertz-Wave Parametric Oscillator

The terahertz(THz)region of the electromag-netic spectrum covers the frequency range from0·1THz to10·0THz(the wavelengthisinthe range30-3000μm),which is between the microwavesandinfrared regi mes.Recently,this range has beenextended to40-50THz.Sources in this region havefound many applications,such as THz spectroscopyfor studies of carrier dynamics andinter molecular dy-namicsin liquids[1].THz sources in this region havefound many applications,suchasin material sciences,solid state phys…     

有限差分法在二维位场延拓的应用

采用第一类边界值条件下有限差分矩形等距网格法,对位场求解区进行网格剖分,探讨有限差分方程的建立、建模和计算原理。在同一种模型建立的差分方程下,使用Jacobian迭代和全选主元高斯消去法进行求解,统计计算时间和迭代次数,比较两者的均方误差。不同模型计算结果显示,两者求解结果基本吻合。