强激光与粒子束
2023, 35(7): 071008
1 上海理工大学 机械工程学院, 上海 200093
2 上海电力大学 能源与机械工程学院, 上海 200090
3 浙江嘉瑞机械有限公司, 浙江 武义 321200
为了确保真空荧光显示器（Vacuum Fluorescent Display, VFD）阴极灯丝发射电子的稳定性, 建立了灯丝变形问题的简化模型, 推导了在冲击载荷作用下挠度和最大应力的解析公式, 通过与有限元计算结果对比证实了解析解的可靠性, 并提出了灯丝关于结构参数可靠性设计的判据。结果表明: 解析解准确地描述了不同冲击载荷下VFD阴极灯丝的变形问题; 最大挠度与最大应力发生在冲击载荷和VFD灯丝中点重合的位置, 两者均随着灯丝加长或变细而增大, 且直径对这一增大幅度的影响更明显; VFD灯丝关于长度和直径的设计判据精准高效、简单可行。研究结果可为真空荧光显示器灯丝的可靠性设计给予定性支持, 并为改进灯丝性能提供结构参数优化设计的定量依据。
真空荧光显示器 阴极灯丝 解析解 变形特性 可靠性设计 vacuum fluorescent display cathode filament analytical solution deformation characteristics reliability design
强激光与粒子束
2021, 33(11): 111015
1 昆明理工大学化学工程学院, 云南 昆明 650500
2 昆明理工大学太阳能工程研究所, 云南 昆明 650500
针对非凹表面吸收体,基于边缘光线原理、微分几何曲线理论及几何光学反射定律,构建了非成像太阳能复合抛物聚光器(CPC)面形结构一般性数学模型,并获得模型求解的几何边界条件。针对常见的圆形、上平板形吸收体,验证了所构建的一般性数学模型的适用性。结果表明该一般性原理方程在获取CPC面形结构参数方程过程中具有直观性和便捷性。基于此方法还获得了新型结构半圆形吸收体CPC结构方程,并采用激光实验验证了所获得的半圆形吸收体CPC面形方程的正确性。
几何光学 太阳能 复合抛物聚光器 微分几何 数学模型 解析解 光学学报
2021, 41(24): 2408001
1 中国科学院力学研究所 高温气体动力学国家重点实验室, 北京 100190
2 中国科学院大学 工程科学学院, 北京 100049
3 光学辐射重点实验室, 北京 100854
高真空羽流指空间目标上火箭发动机在高真空环境工作时产生的燃气射流迅速膨胀扩散流动状态。这种急剧膨胀的羽流会对空间目标产生冲击、侵蚀, 其产生的辐射特性已应用于空间目标的探测、识别。基于无碰撞的自由分子流理论模型对高真空羽流的流场进行了快速预测分析方法研究, 获得了高真空羽流的膨胀、扩散分布特性, 得到了符合认识的流动规律结果, 在计算得到高真空羽流流动参数的基础上, 采用佛奥特线型函数描述稀薄气体的展宽, 结合逐线积分法+视在光线法计算得到高真空羽流的辐射特性。研究结果表明: 高真空羽流的轮廓特性及扩散分布是由喷管出口的点源强度所决定的, 点源强度越强, 羽流扩散的越厉害, 同时轴线上无量纲的密度、温度越高; 喷管出口温度相同时, 高真空羽流辐射强度随点源增加而增强;出口速度相同时, 羽流辐射强度随点源增加而减小;在点源强度相同时, 羽流辐射强度与推力正相关。
高真空羽流 解析解 点源强度 流动特性 红外辐射 vacuum plume analytical gaskinetic solutions exit speed ratio flow characteristics infrared radiation 红外与激光工程
2020, 49(1): 0104003
电子科技大学 电子科学与工程学院, 四川 成都 610054
基于相位展开的欧拉大信号理论, 采用逐次逼近法推导得到场和AM/PM转换(输出相位对输入功率的导数)的大信号解析解。以一支Q波段毫米波行波管为例, 将大信号解析解与拉格朗日理论以及传统欧拉非线性理论进行对比。结果表明：大信号解析解的功率、增益和相移以及AM/PM转换与拉格朗日理论在线性区和中度互作用区十分吻合, 饱和增益最大误差小于8.5%。同时大信号解析解相较于传统的欧拉非线性模型具有更高的精度, 且能表现出饱和现象。
毫米波行波管 注波互作用 欧拉流体力学 AM/PM转换 大信号解析解 millimeter-wave traveling wave tube beam-wave interaction Eulerian hydrodynamics AM/PM conversion large-signal analytic solution
昆明理工大学建筑工程学院, 云南 昆明 650500
随着光纤传感技术的发展, 近年来分布式光纤传感技术被用于结构裂缝的监测, 其中主要包括准分布式光纤传感技术——光纤布拉格光栅技术, 分布式光纤裂缝传感技术——基于瑞利散射的光时域反射技术、布里渊光时域反射技术、布里渊光时域分析技术、布里渊光相关域分析技术以及最新的具有高空间分辨率的脉冲预抽运布里渊光时域分析技术和差分脉冲对布里渊光时域分析技术。基于这些技术在结构裂缝监测中的应用, 综述各自的优缺点及国内外分布式光纤裂缝传感工程应用的情况。同时对分布式光纤裂缝监测中的力学、畸变光信号及实验研究等问题进行分析, 提出关于这些重点问题的研究见解。
光纤光学 光纤传感器 分布式 裂缝 力学解析解 畸变光信号 激光与光电子学进展
2018, 55(9): 090002
中国工程物理研究院电子工程研究所, 四川绵阳 621999
研究硅基半导体集成电路最基本结构之一 PN结的伽马剂量率辐射模型, 阐明 PN剂量率辐射模型的重要意义。根据半导体物理基本方程, 推导计算出在剂量率辐射下一维均匀掺杂突变PN结光电流响应的解析解模型, 根据解析解, 在不同参数下用 Mathematica作图观察, 并与计算机辅助设计技术( TCAD)数值模拟仿真结果对比, 验证解析解的正确性; 最后基于解析解, 通过分析剂量率、偏压、 PN结几何尺寸、掺杂浓度、载流子扩散系数、少子寿命等参数对稳态光电流的影响, 提出一个更方便工程计算的稳态光电流模型。
PN结 剂量率 光电流 解析解 计算机辅助设计技术 模型 PN junction dose rate photocurrent analytic solution Technology Computer Aided Design model 太赫兹科学与电子信息学报
2018, 16(3): 541
为了使激光器输出高质量的光束, 采用一种简化计算各阶横模的衍射损耗的新方法, 进行了理论分析和数值计算。结果表明,当各阶横模的菲涅耳数N>0.7时, 与精确数值计算结果的相对误差在0.2%以内; 采用新算法计算出来的各阶横模的衍射损耗能够满足足够的精度, 是合理可行的。该研究可以为设计高光束质量的激光器提供理论指导。
激光器 衍射损耗 解析解 谐振腔横模 lasers diffraction loss analytical solution resonator transverse mode
1 大连理工大学 工业装备结构分析国家重点实验室，辽宁 大连 116024
2 悉尼大学 航空与机械电子工程系，澳大利亚 悉尼 2006
三层压电梁结构在电场作用下发生变形后会产生诱发电势，进而改变材料整体电势分布，本文考虑此变形和电势耦合效应，基于欧拉-伯努利梁变形理论，推导出能够准确预测压电智能悬臂梁传感器与驱动器性能的解析表达式。考虑压电梁结构弯曲变形后产生的电场影响，建立了三层压电梁结构的控制方程；建立了压电梁作为驱动器时端部输出位移、驱动力矩与输入电压之间联系的解析表达式，以及作为传感器时输出电压与端部作用力之间联系的解析表达式。通过与ANSYS有限元模拟结果以及传统的驱动器和传感器性能表达式的对比，验证了所推导的解析表达式的准确性。
压电梁 驱动器 传感器 解析解 piezoelectric beam actuator sensor analytical solution
