针对航空平台气动光学效应影响航空平台激光通信系统性能的问题，研究了航空器在不同飞行速度和海拔条件下，气动光学效应对激光通信系统通信光传输性能的影响。采用大涡模拟方法分别模拟了在不同飞行速度、海拔下激光通信系统周围的气动流场，计算得到流场的密度变化分布，并根据密度数据建立折射率场，采用龙格-库塔方法求解光束传播方程并进行光线追迹，计算并分析了通信光束经过气动流场后的全视场光程差分布和斯特列尔比。仿真计算结果表明：随着飞行速度的增大，流场密度的变化更为剧烈，光程差逐渐增大，斯特列尔比降低；在飞行速度相同的情况下，随着海拔的增加，流场密度波动减小，光程差减小，斯特列尔比有所提升。所研究成果对补偿机载激光通信过程中的气动光学效应产生的影响以及获得更好的通信质量具有一定指导意义。

采用高功率半导体激光端面泵浦技术，在均一浓度Nd∶YAG中心轴沿泵浦光通光方向可产生温度梯度，引起热透镜效应，降低激光输出功率与光束质量。本文结合静态热场数值仿真，建立Nd∶YAG在方形平顶光泵浦条件下的热源方程，研究渐变浓度Nd∶YAG在高功率激光泵浦下的温度分布。当初始泵浦功率为1000 W、泵浦脉宽时间为46 μs、重复频率为1 kHz时，均一浓度Nd∶YAG的吸收系数为5.8 cm^-1，其中心轴沿通光方向的温度由185 ℃逐次下降到2、4、6、8 mm处的106、51、29、26 ℃；相应地，每经过2 mm，温度下降率分别为39.5、27.5、11.0、1.5 ℃/mm。与此相对应，本文构建出一款渐变浓度Nd∶YAG整体式结构，每段厚度均为1 mm，总长度为4 mm。将4段Nd∶YAG的吸收系数依次调控为1.5、2.1、3.3、9.7 cm^-1，则沿泵浦光通光方向的中心轴温度基本维持在86.5 ℃，在渐变浓度Nd∶YAG中实现沿泵浦光传输方向的温度均匀分布。

掌握岩石(体)在爆破动载作用下的动态力学响应是《爆破工程》课程的一项重要教学内容。由于土木或采矿类专业学生缺乏波动力学、岩石动力学等基础理论, 采用讲授法讲解岩石动态力学特性的知识点时教学效果较差, 影响后续的岩体破碎机理等内容的学习。为此, 将岩石类材料的分离式霍普金森压杆实验(Split Hopkinson Pressure Bar,SHPB)应用于《爆破工程》实践教学中, 通过测定岩石动态压缩强度, 观察试件破坏形态, 引导学生理解岩石材料在不同应变率下的动态力学响应。运用有限元软件LS-DYNA对SHPB实验进行数值模拟, 再现应力波传播和岩石破坏过程, 达到动态冲击的演示功能。实践效果表明：这种教学方式使学生能够直观地感知应力波的传播过程, 清晰地了解岩石动态破坏机理, 掌握岩石类材料动态力学性能与应变率之间的关系, 为进一步学习爆破工程理论奠定基础。

大型充油设备油箱内部区域发生局部高压放电时, 会使放电区域变压器油瞬间气化并产生爆炸压力波。为了研究上述过程中压力波在变压器油箱内部以及升高座区域的传播特性, 依据实际实验情况建立三维几何模型, 并划分多面体网格, 采用FLUENT软件进行数值模拟。计算过程中通过Profile文件在放电区域加载实际放电能量曲线, 并且通过气液两相流模型考虑气体和液体的可压缩性对其进行计算求解。结果表明：电弧能量4.929 MJ、持续时间58.6 ms情况下, 计算得到升高座顶部监测点压力峰值为1.21 MPa, 油箱左侧顶部位置监测点压力峰值4.62 MPa, 油箱右侧顶部位置监测点压力峰值3.79 MPa; 升高座区域内达到的压力峰值随着距离故障点位置的增加而不断减小。将仿真得到的不同监测点位置压力峰值以及压力变化趋势与实验结果进行对比, 二者具有较好的一致性, 验证了仿真计算模型的有效性。通过数值模拟手段建立油箱内电弧故障放电仿真模型并求解, 可获得油箱及升高座内各位置的详细压力变化曲线及三维空间内压力波传播规律, 能够极大地减少放电实验所产生的人力和物力损耗, 并为变压器油箱内电弧燃爆事故预防提供有效的理论依据。

装药参数是影响近爆作用下钢筋混凝土构件毁伤效应的重要因素, 研究不同装药参数对构件毁伤的影响规律, 对改进战斗部设计、优化火力打击方案具有指导意义。采用长径比为5.5、装药质量为10 kg、轴线与柱轴线方向平行的圆柱形装药, 在比例距离r=0.2 m·kg-1/3处开展了钢筋混凝土单层排架结构厂房的支撑柱的近爆毁伤试验, 并设置了球形装药的对比试验。试验结果表明: 圆柱形装药的毁伤效果强于球形装药, 试验数据验证了数值仿真模型的可靠性。以圆柱形装药的长径比、炸高、药量和作用距离为研究因素, 为各因素分别确定3个水平, 利用正交模拟试验法设计并获得9种不同装药参数工况下钢筋混凝土的爆炸毁伤仿真结果, 分析得到了圆柱形装药参数对钢筋混凝土柱毁伤效应的影响规律: 圆柱形装药的药量对毁伤程度影响最大, 长径比的影响次之, 炸高对毁伤程度的影响最小; 当4.5≤L/D≤6.5时, 装药长径比越大对构件的毁伤效应越大; 当炸高分别为1/4、1/2和3/4柱高度时, 装药在1/4柱高位置处爆炸对支撑柱的毁伤效果最佳。

为了研究隧道围岩在静动应力耦合作用下的变形和损伤情况, 建立地应力与爆破荷载耦合作用的隧道模型。首先依据文笔山隧道现场监测数据和岩体波速反推围岩的JH2本构参数。根据围岩等级, 结合已知参数和波动方程, 给出简易的JH2本构参数确定方法, 并通过子程序嵌入ABAQUS中建立围岩的损伤模型; 为了使仿真模型更接近现实情况, 先进行地应力平衡, 将此时的土体状态作为爆破模拟的初始应力状态, 再采用等效爆破荷载法模拟隧道爆破, 以此在宏观上实现大型岩土工程在静动应力耦合作用下的爆破仿真。仿真模型不仅考虑爆破面的爆破效果, 还着重研究爆破对隧道围岩的影响情况。研究结果表明: 初始地应力在隧道爆破中对围岩的损伤和变形都有不可忽视的作用。初始地应力的存在诱导损伤扩展, 地应力越大, 损伤越大, 拱底在竖向发生2.2 m最大损伤深度; 在相同进尺, 地应力越小变形越大, 拱顶在靠近开挖面处产生11.7 mm最大变形。围岩上下的水平收敛变形不同: 上部背离隧道, 下部指向隧道, 围岩上下台阶分界处受剪切荷载。围岩的损伤与变形贴合实际工程, 研究结果丰富隧道爆破模拟, 对隧道爆破施工有现实指导意义。

该文基于FDTD数值仿真法研究了电导率对ZnO体声波谐振器谐振频率的影响规律, 为体声波声放大器、可调滤波器及探测器的优化设计提供指导。电导率的影响通过连续性方程引入, 为了提高仿真精度, 连续性方程采用四阶Adams-Bashforth差分格式。仿真结果表明, 电导率在1~30 mS/m时, 对谐振器谐振频率具有显著的调制效果。