用C方法计算介质膜光栅衍射效率

运用C方法对介质膜基底反射光栅的衍射效率进行了详细的理论分析。在此基础上用正弦函数的高次幂作为光栅的槽形函数编写了介质膜光栅衍射效率计算程序,数值计算结果表明了C方法在计算介质膜光栅衍射效率的可行性。     

基于迭代计算的汽车散热器性能分析方法研究

运用CFD方法对某型汽车管带式百叶窗散热器进行性能分析,采用局部迭代法,计算出整体散热器的换热性能。同时利用多孔介质代替散热带的方法,模拟计算出散热器的阻力特性。研究结果表明:运用数个局部模型的计算结果可以估算出整条散热带的仿真散热量,将散热器总质量流量的平均值作为每个扁管入口质量流量估算散热器的仿真散热量是可行的。局部迭代法和多孔介质模型模拟计算的结果与试验结果吻合,为整体散热器的性能分析提供了新思路。     

基于有限差分法对不同润滑介质下静压气体轴颈轴承性能研究

利用有限差分方法编写一套可以用于分析动静压气体轴承性能的计算程序,并通过已有算例和试验验证本程序计算结果的可靠性。对不同润滑介质下静压轴颈轴承气体消耗量进行研究发现,不同分子量润滑介质下气体消耗量随偏心率变化表现出不同的变化规律,小分子润滑介质下气体消耗量与偏心率成正比,而大分子润滑介质下气体消耗量与偏心率成反比,并且此规律与节流小孔类型无关,小孔节流轴颈轴承气体消耗量大于环面节流类型轴颈轴承。相同供气压力和偏心率情况下,小分子润滑介质小孔节流轴颈轴承承载能力比环面节流类型轴承承载能力小,大分子润滑介质下正好相反。本程序方法为后来对俄罗斯油—气混合低温氦透平膨胀机气体轴承端改造奠定了理论基础。     

基于悬浮液拟均相处理的轴承腔两相介质流动

针对航空发动机轴承腔中润滑油滴与气相介质的混合介质处理问题,提出基于悬浮液理论的混合介质拟均相处理技术,将轴承腔中润滑油滴与气相介质的混合流体形态转换为拟均相介质流体形态,形成拟均相介质等效物理参数计算方法。采用提出的拟均相处理方法,分析轴承腔两相介质流场,揭示了若干工况条件下的拟均相介质压力和速度的分布规律,并与其它同类型方法及试验的结果进行了对比。结果表明,基于悬浮液理论的拟均相处理方法可以运用于对轴承腔中润滑油滴/气相介质的处理上,并且有更好的效果。     

Performance Research on the Externally Pressurized Gas Journal Bearing under Different Working Gas Based on Finite Difference Method

利用有限差分方法编写一套可以用于分析动静压气体轴承性能的计算程序,并通过已有算例和试验验证本程序计算结果的可靠性.对不同润滑介质下静压轴颈轴承气体消耗量进行研究发现,不同分子量润滑介质下气体消耗量随偏心率变化表现出不同的变化规律,小分子润滑介质下气体消耗量与偏心率成正比,而大分子润滑介质下气体消耗量与偏心率成反比,并且此规律与节流小孔类型无关,小孔节流轴颈轴承气体消耗量大于环面节流类型轴颈轴承.相同供气压力和偏心率情况下,小分子润滑介质小孔节流轴颈轴承承载能力比环面节流类型轴承承载能力小,大分子润滑介质下正好相反.本程序方法为后来对俄罗斯油—气混合低温氦透平膨胀机气体轴承端改造奠定了理论基础.     

基于MATLAB的光散射物理量的数值计算方法

在经典的 Mie氏理论基础上 ,给出了两相介质中微小颗粒对入射光进行散射的有关物理量 ,如强度函数、消光系数、散射系数等的 MATLAB数值计算方法。最后给出了在计算机上算得的部分计算结果作为示例。     

振动磨机研磨介质填充率的质量计量法及其修正

引入考虑研磨介质形状和尺寸的致密度系数，对研磨介质填充率的质量计量法进行了修正。利用几何密排作图方法得到柱形研磨介质在磨筒内的六边形排布特征，给出了致密度系数的基础计算公式。导出筒壁空隙处能够继续填充研磨介质的判别条件，并利用三角形面积近似替代得到致密度系数的修正公式，其计算结果与几何密排作图结果之间的误差小于5%。球形研磨介质致密度的修正系数极值为0.625 2，接近实验结果的0.61。应用算例表明，对研磨介质填充率的质量计量法进行修正是必要的。     

机织过滤介质透过度和流阻分布模型及实例计算

建立了介质透过度和流阻分布的数学模型，并对四种机织过滤介质的透过度和流阻进行了计算。     

凸环管件颗粒介质内高压成形工艺理论解析

离散体颗粒介质使颗粒介质内高压成形工艺中的传压具有非均匀性、颗粒介质与管件之间摩擦作用显著等特征,基于此,建立了颗粒介质非均匀载荷传压模型,对凸环管件胀形工艺过程进行了理论推导和数值解析,探讨了内压状况和摩擦条件对管件成形性能的影响,并通过工艺试验对理论分析结果进行了验证。分析结果表明,颗粒介质内高压成形工艺所具有的内压非均匀性、介质与管坯摩擦作用显著两大特征可有效减小胀形过程中的壁厚减薄和成形压力。对比试验与理论分析结果表明,壁厚分布和成形压力的理论计算结果与试验结果一致,颗粒介质非均匀载荷传压模型的构建策略可用于管件成形的预测和分析。     

带式啮合介质齿轮传动接触强度研究

基于Merritt理论,建立了带式啮合介质齿轮传动的简化接触模型,为这种传动金属轮齿与非金属带构成的摩擦副之间的摩擦特性与润滑机理研究奠定了基础。运用接触有限元法,与同参数同工况的普通渐开线齿轮的最大接触应力进行对比,结果表明：由于柔性介质带的存在,带式啮合介质齿轮的接触应力降低。利用有限元方法分析介质带性能参数对齿轮传动性能的影响,结果表明：介质带材料的弹性模量是影响该传动接触强度的主要因素。     

任意槽形光栅衍射特性的矢量理论分析与计算

根据麦克斯韦基本方程组,推导了描述任意槽形光栅衍射特性的矢量理论分析方法——严格的耦合波方法,该方法可用来分析具有任意面型函数光栅在TE,TM两种偏振模式的平面波入射下的光栅衍射特性.文中讨论了偏振状态及光栅结构参数对几种典型槽形光栅衍射场的影响.     

凹面光栅成像的谱线线形以及杂散光的计算

提出了一种计算凹面光栅成像的谱线强度分布和计算凹面光栅三种随机误差造成的杂散光强度分布的方法。这种方法在采用光线追迹方法的同时,也考虑到了凹面光栅的衍射效率及光栅误差造成的衍射及散射作用。并以—Seya-Namioka型光谱仪为例说明结果。     

用拼接法获取大面积衍射光栅

近年来大面积衍射光栅已成为许多大型高技术工程项目的关键元件,它的获取方法也一直是光栅界探求的目标,本文简要回顾衍射光栅研制技术的发展历史,介绍了衍射光栅的发展趋势以及国内外研制大面积衍射光栅的技术现状,说明了拼接光栅的原理、方法以及利用这种方法来获取大面积衍射光栅的诸多优点.目前拼接光栅中各小光栅的衍射波阵面的位相还没有做到完全一致,要做到一致还需做很多工作,但用拼接手段来获取大面积光栅已是一种非常有效的方法.     

面向可见光波段的非周期悬空GaN薄膜光栅

基于严格耦合波理论,提出了一种在可见光波段能调控入射光相位的非周期悬空氮化镓(GaN)薄膜光栅。首先,采用有限差分时域(FDTD)方法,通过改变光栅的周期、占空比等参数仿真计算非周期悬空GaN薄膜光栅的光响应。然后,采用双面加工工艺和氮化物背后减薄技术在硅基GaN晶圆上制备非周期悬空GaN薄膜光栅,控制入射光束的相移。最后,通过角分辨微反射谱实验和光致发光测量实验表征了该薄膜光栅的光学性能。角分辨微反射谱实验结果显示非周期悬空GaN薄膜光栅的光学性能与FDTD的理论分析一致;光致发光测量实验显示其光致发光(PL)强度比硅衬底GaN光栅大大增强,峰值从364.3nm转移到378.7nm。另外,在可见光波段内,该悬空非周期GaN光栅有较大的入射角容忍度,为-25°~25°。得到的结果表明,研制的悬空非周期GaN光栅有助于提高光提取效率。     

高效平面全息衍射光栅的获取方法

从全息衍射光栅的制作原理出发,介绍了全息光栅的主要制作方法,并与刻划光栅对比分析了全息衍射光栅的诸多优点。通过利用光栅设计的耦合波理论对全息衍射光栅槽型、槽深及槽间距等进行了优化设计,同时利用离子束刻蚀技术获得了高效率全息光栅。文中全面分析了制作高效率平面全息光栅的各项关键技术。     

光谱学方法测量多光纤光栅色散研究

用光谱学方法测量多个光纤光栅的反射色散.利用部分相干理论对方法原理进行分析,所建立的系统适用于多个光纤光栅反射带宽不重叠的情况,对系统略作改造也可用于测量单个光纤光栅透射色散.对整幅干涉图进行一次性数据处理或对每个干涉信号分开处理都可以得到待测光纤光栅的群时延.实际测量结果证明了系统的可行性.     

集成双光栅干涉微梁位移测量方法

介绍了一种基于集成双光栅干涉和CCD图像测量的微梁位移测量方法,并利用相位差约为π/2的一组光栅实现了扩量程位移检测。利用表面牺牲层工艺制作敏感芯片,在玻璃基底上刻蚀深度约为入射激光波长1/8的凹槽,凹槽上下的两组光栅与正上方对应的梁分别构成两组相位敏感集成光栅单元。利用1级衍射光将集成光栅单元成像在CCD靶面上,梁的位移变化通过CCD图像上对应光斑的灰度值变化来反映。实验结果表明,虽然玻璃凹槽腐蚀深度的误差导致光栅之间的相位差偏离π/2,但所制作的集成双光栅结构实现了多周期的扩量程位移检测,通过接近π/2相位差的两个光栅得到的光强信号的错峰使用,避免了干涉法正弦位移检测信号的峰谷不灵敏位置,实验测得微梁的位移变化为650nm。     

非异常区TM偏振波宽波段特性在激光器调谐光栅设计中的应用

通过刻划工艺控制光栅槽形零级面宽度,使-1级和0级衍射效率同时达到期望值是激光器调谐光栅研制中的技术难题。基于光栅电磁场理论,利用光栅非异常区入射波长与光栅周期之比λ/d≈1.414附近较宽波段范围内TM偏振波的衍射效率变化梯度小,而且同一波长的衍射效率随闪耀角增大呈单调递增或随槽顶角增大呈单调递减趋势的特性,给出了-1级振荡0级输出激光器调谐光栅的全三角槽形模型及设计方法。该方法用常规三角槽形光栅即可实现任意比值的-1级与0级衍射能量分布,避免了以往通过控制类梯形槽形零级面宽度来制作此类光栅的工艺不确定性,降低了制作难度。应用该模型设计并制作了-1级衍射效率为65%的0级输出激光器调谐光栅,其在10.6μm处的衍射效率误差为0.6%。该方法还适用于-1级振荡-1级输出激光器调谐光栅的设计,实现了两类激光器谐振光栅在设计方法以及制作工艺上的统一。     

铝质紫外闪耀光栅衍射效率的模拟计算及其与实验结果的对比

为了考查实际导体紫外闪耀光栅在不同安装条件下各级次及总的衍射效率随入射波长变化情况,在互易定理及等效场原理支持下,利用我们提出的数值求解金属闪耀光栅的多次Kirchhoff积分方法,分别计算了不同参数的铝质紫外闪耀光栅在不同安装条件下的衍射效率曲线,并与本课题组早期完成的有关实验结果进行了对比,表明入射光的偏振特性对闪耀光栅衍射效率的影响是很大的.     

Design, fabrication, and characterization of diffraction gratings for neutron phase contrast imaging

We have developed a neutron phase contrast imaging method based on a grating interferometer setup. The principal constituents are two absorption gratings made of gadolinium and a phase modulating grating made of silicon. The design parameters of the setup, such as periodicity, structure heights of the gratings, and the distances between the gratings, are calculated. The fabrication of each grating is described in detail. The produced diffraction gratings were finally characterized within the setup, by locally evaluating the produced contrast (visibility) in each detector pixel, resulting in a visibility map over the whole grating size. An averaged value of 23% is achieved.