特低频电磁波吸收与银河系自由电子气分布

电磁环境中双黑洞并合可辐射与引力波同频率的电磁信号,但低频电磁波有可能被星系介质吸收。电磁波在穿越大气过程中会被吸收,某些频率的电磁波被吸收得多,某些频率的电磁波被吸收得少,被吸收得少的那些频率窗口被称为电磁波的大气窗口。类似地,电磁波在宇宙空间中传播会被星系介质吸收。着重探讨电磁波在银河系空间中传播的吸收问题。研究发现,电磁波穿越银河系空间到达地球存在下限截止频率。天球上不同方向上对应的下限截止频率不同,存在一个分布,该分布与银河系自由电子气的分布密切相关。该文通过对该截止频率分布进行测定从而确定银河系自由电子气的分布。

基于基结构法的机翼仿生曲面网格结构设计

以某太阳能无人机机翼结构为研究对象,结合该类结构刚度分散大、超轻质、大展弦比等特点,运用基结构离散拓扑结构优化方法与仿生思想相结合的方式,设计得到了一种新的碳纤维轻质机翼结构。利用分步优化设计思想,通过GRAND法建立基结构网格关系,得到离散拓扑优化设计空间,并运用线性方法求解优化问题,获得机翼结构的拓扑关系;通过提取离散拓扑结构中杆件的节点尺寸信息,建立设计域内的材料权重分布;结合仿生设计理念,以编译结构拓扑生成方式的形式,表征参数化的模型几何特征;运用优化方法,得到最终的仿生机翼曲面网结构的最优拓扑形式。对比了该仿生结构与其他传统结构形式的结构性能,验证了所提方法对于太阳能飞机这类特殊机翼结构在超轻设计方面的可行性,在满足使用要求的前提下,实现了34.4%的结构减重。为开展此类刚度分散、碳纤维用超轻质结构研究提供了一种新的设计方法。

涡旋光任意入射条件下的旋转物体转速探测(特邀)

涡旋光是一种携带轨道角动量的空间结构光束,照射到旋转的平板物体表面时频率会发生移动,这一现象被称为光学旋转多普勒效应,通过测量光束频移可获得平板物体的旋转速率。频移受光束入射条件的影响,通过揭示入射条件影响规律,可实现任意入射条件下的旋转物体转速测量。首先,建立了速度投影模型,分析了光学旋转多普勒效应的产生机理。其次,通过理论推导得出了涡旋光任意入射条件下的旋转多普勒频移分布规律,并提出了提取物体旋转频率的理论方法。最后,搭建了旋转多普勒效应的实验装置,采用拓扑荷数为±18的叠加态拉盖尔-高斯光束在四种不同入射条件下测量旋转多普勒频移谱,将实验频谱与理论频移曲线结合,测得物体的旋转频率,相对误差低于1%。

各向同性圈量子宇宙学的哈密顿约束的量子化:一个可供选择的方法(英文)

圈量子宇宙学中哈密顿约束的量子化有一定的任意性,因此需要检验圈量子宇宙学的一些重要性质,如量子反弹、有效描述等,是否与这种量子化任意性有关。文章考虑了引力联络的场强的量子化中产生的一种典型的任意性,构造了一个可供选择的哈密顿约束算符,并通过半经典分析证明了该算符有正确的经典极限,进而得到了含高阶量子修正的有效哈密顿约束。在这个与无质量标量场耦合的空间平坦的Friedmann宇宙学模型的有效理论中,经典大爆炸奇点被量子反弹所取代,并且量子引力效应极有可能使膨胀的宇宙塌缩回来。可见圈量子宇宙学的上述重要性质与这种量子化任意性无关。

芳烃联合装置ROC-Z1重整油脱烯烃吸附剂工业应用

论述了ROC-Z1重整油脱烯烃吸附剂在乌石化芳烃联合装置上代替白土的工业应用。结果表明:ROC-Z1重整油脱烯烃吸附剂在工艺条件不变的情况下,,使用寿命长,实际运行寿命超过200天,是普通白土的3.5倍,可大幅降低人工成本、减少废弃白土处理量,提高经济效益等作用。

对水处理过程中最优水处理材料及其配比的研究

选用天然沸石、麦饭石、石英砂、无烟煤、椰壳活性炭作为净水材料,对溶液中低浓度的氨氮进行去除。研究了振荡时间、净水材料用量和初始溶液浓度对不同滤料的影响,得到了最优的去除氨氮滤料,天然沸石和麦饭石。并进一步确定了最佳的配比方案为,天然沸石:麦饭石=2∶1,得到的出水氨氮含量能够满足直接饮用水的标准。

多径向节次拉盖尔-高斯光束旋转多普勒效应分析

针对不同径向节次拉盖尔-高斯(LG)光束,首先阐述了其物理意义及强度分布规律,分析了高径向节次LG光束在横向偏移入射条件下的旋转多普勒效应(RDE)。其次,根据散射体模型,设计变量控制实验探究了不同径向节次LG光束对横移条件下RDE的影响,实验结果表明:不同径向节次LG光束虽然能够增强横向位移条件下旋转多普勒信号的光强及幅值,有助于转速信息提取,但二者并非线性关系;随着径向节次的增大,频域信号幅值呈现先增大后减小的规律,存在最佳径向节次值,使得信号幅值最大;LG光束的径向节次并不影响转速测量精度。最后,从理论上分析了LG光束的径向节次影响旋转多普勒信号强度的原因。本研究在拓展涡旋光测速应用范围,增加目标转速探测距离及提高准确度方面具有较大的应用潜力。

基于图形法的仿生拓扑优化方法

针对图形系统自动生成图形拓扑形式的优势,提出了一种以隐式方式表征结构拓扑形式的分步拓扑优化设计方法。该分步优化方法首先以基结构法(ground structure method)的计算结果为基础,并通过均匀化方法得到设计区域内的离散拓扑信息,利用第一步所得的拓扑数据指导分形系统中每一级新增拓扑结构的生长方向,以类似细胞分裂生长的形式完成整体结构拓扑形式生成。最后以参数化建模方式完成模型的结构有限元的批量计算,并结合进化算法,完成对设计模型的优化。其中第一个案例通过本文仿生方法在多目标优化方法下得到了近似Michell结构的最优拓扑结构,第二个方案中机翼蒙皮的屈曲载荷系数提升了10.61%,并且质量降低了10.85%,验证了本文方法在类平面结构拓扑优化方面的可行性。