轨道角动量光束非线性转换研究进展北大核心CSCD

轨道角动量(OAM)是光的一个重要的自由度。由于携带OAM的光束具有特殊的强度相位分布以及力学效应,使得此类光束在高速光通信、测量、成像、光镊和量子信息中具有广泛的应用。关于OAM光束在准相位匹配晶体(QPM)中的频率变换研究,一方面可以研究OAM光束参与非线性相互作用时与高斯光束不同的物理机制;另一方面,非线性过程提供了多种有效的光场调控手段,可以实现携带OAM光场不同自由度的精细调控,为满足不同的光学应用奠定基础。综述了近十年来OAM光束在QPM晶体中的非线性转换研究主要进展,具体包括:非线性过程中OAM光束的守恒、传输、演化和干涉行为研究,高效率的OAM激光和单光子态频率转换研究,OAM频率转换效率模式非依赖性研究,矢量光束的频率转换研究,以及无后向选择的高维OAM纠缠态的制备研究。最后讨论和展望了OAM在QPM晶体中频率转换方面的未来研究趋势。     

圆柱绕流气动噪声数值分析

为了快速预测刚性圆柱绕流的气动噪声,研究了一种将离散涡方法(DVM)和涡声理论结合起来计算低马赫数、高雷诺数流场气动噪声的方法。首先用Oseen粘性涡模型改进了离散涡方法并模拟了圆柱绕流,分析结果与实际情况相符。根据流场计算的结果,应用涡声理论进一步计算了远场的声压。测点的总声压级与实验值及其他数值计算结果都比较吻合。最后绘制了声场的指向性特性曲线,表明圆柱绕流声场明显的偶极子特性。     

遥感图像中尺度海洋锋及涡旋提取方法研究进展

目的 中尺度海洋锋及涡旋均是重要的中尺度海洋环境特征。中尺度海洋锋及涡旋的提取及其时空分布、变化的研究对海洋生态系统的研究、渔业资源评估、渔情预报及军事等都有重要意义。遥感技术能在同一时间获取大面积海洋要素观测数据,遥感数据具有优良的连续性、同步性,因此遥感数据被广泛应用于中尺度海洋锋及涡旋提取的研究中。方法 对基于遥感数据进行中尺度海洋锋提取的梯度法、Canny算法、小波分析法和基于引力模型的方法,以及涡旋的提取的Okubo-Weiss法（OW法）、Winding-Angle法（WA法）、基于海面高度的无阈值等值线法和Hybird Detection（HD法）进行总结和分析,并提出对中尺度海洋锋面及涡旋提取方法的见解及新思路。结果 利用2014年2月南海北部海表温度（SST）数据,分别采用梯度法中的Gradient法、Sobel算法以及Canny算法对南海北部温度锋进行提取并得到该区域温度锋分布图。结果 明在多种锋面提取方法中,Canny算法具有较高的效率且其提取结果的连续性和精度更好。中尺度涡的提取方法中,WA法的提取结果具有更好的准确性。早期的中尺度涡提取方法忽略了多中心结构涡旋存在的情况,而后来的HD法能较好地识别多中心结构涡旋。结论 阈值选取是中尺度海洋锋及涡旋提取的难点和提取结果好坏的关键。然而海洋要素图像弱边缘的特点使得传统边缘检测方法不一定适用于中尺度锋提取。文章通过对不同锋面及涡旋提取方法的总结与分析,为海洋锋面及涡旋提取的研究提供了参考依据。     

考虑水平隐蔽度影响的卵石周围水流结构分析

基于二维数值水槽,在高雷诺数Re=5×104~20×104条件下,从卵石在床面不同排列方式下单颗粒到多颗粒圆状卵石的位置及受力情况的角度出发,综合考虑水平与竖直两个方向定义的隐蔽度,颗粒起动采用滚动模式,结合水流结构,进一步探讨其起动规律,亦对沙卵石河床冲刷和粗化的研究提供基础。通过比较9种情况下阻力与升力的数值结果分析表明,水平隐蔽度对水动力因素亦有较大影响,阻力系数随着相对水平隐蔽度的增大先减小后增大,经综合考虑其更符合真实情况,最后对附近作用区域涡量分布的影响进行了讨论。     

提高两类不同折射率粒子的俘获效应

通过调节双环型涡旋偏振光的截断参数,可分别得到中心强度较大且变化梯度大的三维亮斑和面积较小而且被均匀分布的亮场包围的三维暗斑.利用亮斑俘获折射率较大的瑞利粒子,使得俘获系数提高,达到717;利用暗斑俘获折射率较小的粒子,俘获系数也明显提高,为1 150.     

尾板对重型载货汽车尾部流场的影响

为了降低风的阻力,对某牵引式重型载货汽车加装了4种不同形式和尺寸的尾板。并采用数值仿真的方法分析了尾板对流场的影响,探索了风阻产生机理和降低原因。仿真工况模拟正常车辆行驶速度25m/s,未考虑侧风影响。计算结果表明:安装4种尾板后风阻系数均有降低,降幅最大为2.8%,获得了较满意的降阻效果。对比分析了4种方案的整车气动阻力系数、流速分布及总压为零等值面的计算结果。研究发现:尾板对车身周围气流的影响集中在货箱尾部,改变了尾流中原有的环形漩涡结构,从而降低了风阻。     

侧向进水口立轴旋涡数值模拟

为了研究侧向进水口立轴旋涡的运动特性,以RNG模型为基础,引入VOF方法捕捉自由液面的变化,对立轴旋涡的形态及其运动轨迹进行了三维数值模拟,并对旋涡水面线和三维速度分布进行了分析。结果表明,侧向进水口前的旋涡是非对称的,其涡轴是一条空间曲线,旋涡下部在进水口的抽吸拉伸作用下发生扭曲。旋涡运动可分为三部分,第一部分水面线呈漏斗状,与对称旋涡类似,第二部分旋涡运动逐渐从竖向转为横向,第三部分为横向运动。在旋涡的上半部,轴向速度随着水深的增加而增大,当旋涡逐渐由竖向转为横向运动时,轴向速度逐渐减小直至为零。最大切向速度发生在淹没深度的52%处。     

EXPERIMENTAL ESTIMATION OF A SCALING EXPONENT FOR TIP VORTEX CAVITATION VIA ITS INCEPTION TEST IN FULL- ANDMODEL-SHIP

Tip vortex cavitation noise of marine propeller became primary concerns to reduce hazardous environmental impacts from commercial ship or to keep the underwater surveillance of naval ships. The investigations of the tip vortex and its induced noise are normally conducted through the model test in a water cavitation tunnel. However the Reynolds number of model-test is much smaller than that of the full-scale, which subsequently results in the difference of tip vortex cavitation inception. Hence, the scaling law between model-and full-scales needs to be identified prior to the prediction and assessment of propeller noise in full scale. From previous researches, it is generally known that the incipient caivtation number of tip vortex can be represented as a power of the Reynolds number. However, the power exponent for scaling, which is the main focus of this research, has not been clearly studied yet. This paper deals with the estimation of scaling exponent based on tip vortex cavitation inception test in both full-and model-scale ships. Acoustical measurements as well as several kind of signal processing technique for an inception criterion suggest the scaling exponent as 0.30. The scaling value proposed in this study shows slight difference to the one of most recent research. Besides, extrapolation of model-ship noise measurement using the proposed one predicts the full-scale noise measurement with an acceptable discrepancy.     

NMR Lineshape in Anisotropic Superconductors with Nonregular Vortex Lattice

The nuclear magnetic resonance line shapes within a primitive cell of the vortex lattice of the type II anisotropic superconductors in a case when a vortex is displaced on small distance a from a regular position in a primitive cell are constructed. The results of the numerical calculations show that displacement of the flux line lattice essentially changes the NMR lineshape. The derivative of the power of the absorption energy with respect to the magnetic field is calculated. It allows to obtain more detailed information about the real vortex lattice of a superconductor.