高阶轨道角动量传输光纤设计及传输特性研究(内封底文章)

为解决一般轨道角动量传输光纤传输轨道角动量模式数量少、质量差的问题,提出了一种基于正六边形空气孔排列的新型光子晶体光纤结构。该光纤引入了空气填充率高的矩形空气孔以及采用高折射率材料填充环形传输区域,能够有效提高环形传输区域和包层间的折射率差,且正六边形排列空气孔有利于提高模间有效折射率差。经过结构优化得到最优光纤结构,有限元法的分析结果表明,最优结构下,该光纤在常用波段S+C+L+U波段上能够支持142种轨道角动量模式的传输,最高阶数达到36阶。且所提出光纤具有良好的传输特性,本征模式的最高限制性损耗为10−9 dB/m量级,与典型轨道角动量传输光子晶体光纤相比至少降低了一个数量级;最大有效模场面积能够达到206.18μm^(2),最小非线性系数低至0.397 W^(−1)∙km^(−1);色散平坦且最小色散变化低至1.4578 ps/(nm∙km);所有本征模式纯度均在93.4%~96.8%范围内。且该光纤具有较好的制备可行性,对制造精度要求不高。因此,该光纤在基于轨道角动量光纤的复用系统中具有广阔的应用前景,为提高通信容量提供了一种有效手段。

粗糙交叉裂隙渗流行为模拟研究

以分形维数与交叉角度一定的复杂交叉裂隙体模型为核心研究对象,采用MATLAB与CAD平台建立了分形维数D=1.1、交叉角度θ=90°的交叉裂隙体模型,基于COMSOL软件模拟了不同水头比工况下交叉裂隙的渗流行为规律并对其进行定量表征,探讨了不同水头比对交叉裂隙流量、雷诺数、欧拉数、流线等定量指标的影响规律。结果表明:随着水头比增大,两侧分支裂隙渗流能力同步增加,总渗流量增大。水头增大侧分支裂隙的出流量始终比另一侧分支裂隙出流量略大,且随水头比增大二者出流量差值增大;随着水头比的增大,两分支裂隙的雷诺数一同增大,水头增大侧的雷诺数略大于另一侧,更快进入湍流阶段;水头增大侧分支裂隙欧拉数始终较高,而另一侧的欧拉数随着水头比增大而减小,说明水头比的增大会强化水头较大一侧对另一侧的动量补充;随着水头比的增大,水头较大一侧对另一侧的分流量增大,不会发生明显的混流。

水平井压裂携砂液摩阻定量计算模型研究

近年来,携砂液在压裂管柱内流动的沿程摩阻研究仍未取得实质成果,而携砂液的沿程摩阻分析是指导压裂设计和施工的关键。因此,有必要对携砂液的沿程摩阻进行研究,推导可普遍应用的沿程摩阻计算模型。利用液固两相流相间的动量交换理论,研究了携砂液分别在直井段、造斜段和水平段流动时支撑剂颗粒处于悬浮运动状态、滑跳移运动状态以及部分悬移,部分滑跳移状态下的携砂液平均流速,最终利用Darcy-Weisbach公式建立了可用于各类型井的携砂液沿程摩阻计算模型,并计算分析了管径、施工排量、砂比、压裂液及支撑剂性质对携砂液沿程摩阻的影响。

热逆流反应器的流动均匀性实验研究

对热逆流反应器的陶瓷床内部流动均匀性进行了实验研究,建立了陶瓷床的流动阻力数学模型,并进行了流体力学机理分析。研究结果表明:陶瓷床整体速度分布不均匀,并且均匀性指数随着进口流速的提高而降低;上、下集气箱的压差为陶瓷床内的流动提供推动力,因此集气箱内的静压分布与陶瓷床内的流动均匀性紧密相关;随着进口流速的提高,动量交换作用和摩擦阻力损失对静压的影响加强,使陶瓷床内、外侧的压差进一步增大,从而使陶瓷床内的流动更不均匀。

数控车床丝杠进给系统刚度对定位精度的影响

数控车床丝杠进给系统刚度对系统的失动量和定位精度影响较大。基于进给系统质量和弹簧力学模型 ,给出了进给系统轴向刚度和扭转刚度对失动量的影响与定位误差的解析表达式 ,为进给系统结构设计、降低系统的失动量和提高系统的定位精度提供了理论依据 ;结合实例进行了应用分析计算 。

中心损失与Softmax损失联合监督下的人脸识别

深度学习在人脸识别领域已经取得了巨大的成就,针对当前大多数卷积神经网络采用Softmax损失函数进行特征分类,增加新的类别样本会减小类间距离的增长趋势,影响网络对特征判别的问题,采用了一种基于中心损失与Softmax损失联合监督的人脸识别算法,来提高网络对特征的识别能力。在Softmax基础上,首先,分别对训练集每个类别在特征空间维护一个类中心,训练过程新增加样本时,网络会约束样本的分类中心距离,从而兼顾了类内聚合与类间分离。其次,引入动量概念,在分类中心更新的时候,通过保留之前的更新方向,同时利用当前批次的梯度微调最终的更新方向,该方法可以在一定程度上增加稳定性,提高网络的学习效率。最后,在人脸识别基准库LFW上的测试实验证明:所提的联合监督算法,在较小的网络训练集上,获得了99.31%的人脸识别精度。

100m短跑运动员内能消耗过程的仿真分析

以100 m优秀运动员实测运动生物力学数据依据,用能量法分段计算出势能、动能、阻力功等机械功和用于这些机械功的内能消耗及各自所占的百分比,总结出每步的机械功率、平均每段的机械功率、每步的内耗功率和平均每段的内耗功率的分布规律及影响功率的因素。步幅加大可以节省阻力功和势能消耗。调控速度的能力强,有利于合理分配体能。进行限定输出功率水平的耐力训练,有利于减少比赛时极限速度的波动频率和幅度。

雷暴低空风切变中大雨对飞行的影响

分析了雷暴低空风切变中大雨滴冲击飞机的机身和机翼而引起的水平和垂直动量损失,估算了大雨累计在机身和机翼上的水膜厚度,并讨论了因遇到大雨雨滴冲撞而粗糙化的机体所产生的阻力。结果表明:雷暴低空风切变中大雨雨滴的冲击作用是明显的,被粗糙化的机体所产生的阻力能显著改变飞行轨迹,并能影响飞行安全;累计在机身和机翼上的水膜厚度造成的飞机质量的增加对飞行的影响可以忽略。

Spalding公式在脊状表面湍壁摩擦力测量中的应用

在低速风洞中来流速度一定的情况下使用IFA300恒温热线风速仪测量了光滑表面和两种不同尺寸的脊状表面湍流边界层平均速度分布剖面,并验证了试验段湍流发展的充分性;通过应用Spalding壁面公式使用最小二乘法精准拟合了实验测量的边界层内层速度分布曲线,得到了湍流边界层壁面摩擦速度并进一步求得湍流壁面摩擦应力,较准确地计算出脊状表面的虚拟原点位置,并通过与对数律公式拟合结果比较分析,证实了该方法更加准确有效.最后分别计算了3种实验模型的湍流边界层动量损失厚度.通过对比脊状表面与光滑表面动量损失厚度和壁面摩擦应力,反映了动量损失厚度的大小与壁面摩擦应力的大小具有一致性,充分证实了脊状表面在湍流中具有一定的减阻效果.

静止环境中二维水平附壁水射流的研究

本文在理论分析的基础上，建立了二维水平附壁水射流的动量通量沿程变化、壁面切应力及其动量通量损失、流速及流量沿程变化等关系式，并用试验资料进行了检验．

数控机床进给系统刚度所引起的失动量分析计算

数控机床进给系统刚度所引起的失动量的大小在开环数控系统中直接影响机床控制精度 ,在闭环数控系统中过大的失动量会对系统稳定性产生影响。基于进给系统质量、弹簧力学模型 ,导出了进给系统传动刚度、进给系统扭转刚度对失动量影响的解析表达式以及相关参数选择的原则和计算式 ,并结合实例进行了分析计算。其目的是确保数控机床的加工精度 ,以便提高快速性、稳定性 。

特殊阻力与喷枪喷头结构合理设计

喷枪喷头的结构设计和加工质量可大幅度地影响射流质量和喷射效果。本文重点论述了合理结构设计对减少特殊阻力、提高喷头效率的影响。同时提出了减少特殊阻力的具体措施。这对提高射流的打击效果和工作效率大有稗益。

用微元法巧解软绳下落过程的能量损失

很多教科书涉及均质软绳(或者链条)下落或提升的问题.软绳类的问题更具有迷惑性.当求解软绳从桌面掉下等问题时,发现用机械能守恒定律求解和用动量定理求解此问题,得到的结果不一样.文章对这种情况进行了分析,指出软绳下落过程中实际上机械能不守恒,利用微元法严格计算了软绳下落过程中的能量损失,得到其解析表达式.根据能量守恒定律,外力所做的功减去能量损失就是机械能的增量,所得结果与动量定理求解一致.通过具体推导过程澄清了软绳下落过程中的能量损失问题.

雨滴撞击引起的飞机动量损失分析

近几年来,由于飞机试图在雷暴天气下着陆,发生了若干商用飞机事故。引起事故的主要原因是那些与雷暴单体有关的风切变。事实上飞机除遭遇风切变外,若干飞机还同时陷入大雨单体,由于雨滴撞击和大雨使翼面变粗糙,使飞机遭受动量损失和阻力增大,从而影响了飞机的空气动力性能。通过对雨滴撞击而使飞机遭受的动量损失的分析,作出大雨对飞机空气动力性能影响的评定。

β粒子验证相对论动量-能量关系实验中单能电子阻止本领的研究

本文利用RES—98型相对论效应实验谱仪测定了单能电子在空气中的阻止本领,对单能电子在空气中能量损失规律进行了讨论,分析了β粒子验证相对论动量-能量关系实验中空气对实验结果的影响;实现了在普通实验室进行单能电子阻止本领的测量.

Cartesian Grid Method with Cut Cell in the Mold Filling Simulation

In this paper, a Cartesian grid method with cut cell has been developed to simulate mold filling of casting process. Cut cells at the cast-mold interface are generated on the Cartesian grid. With the boundary cut cells, a special treatment is necessary. That is Cartesian grid method with cut cell. A simple shape was tested and the cut cell method was compared with the traditional one on Cartesian grids. And, a developed method was applied to the real casting product simulation. Cartesian grid system causes momentum loss and unsound fluid flow patterns because of inaccurate generation of meshes. These problems have been improved by using cut cell method.

激变双星的角动量损失机制和演化

本文详细研究了激变双星系统的演化，发现磁制动机制导致的角动量损失要求星风的量级为１０￣（－１１）－１０￣（－１２）Ｍ＿⊙ｙｒ￣－１，这比太阳风强１０￣２－１０￣３倍，表明磁星风机制失效，作者认为驱动双星系统演化的角动量损失是由来自致密星的吸积盘外边缘物质溢出的惯性离心力所致。

冲压发动机燃烧室性能参数探讨

针对亚燃冲压发动机直连式试验中燃烧室性能评价的问题,对原有的燃烧效率及总压损失等评价指标进行了介绍,同时对自由射流试验与直连式试验之间的联系与区别进行了分析,并阐述了现有评价指标的局限性。为了综合衡量总温及总压对直连式试验中发动机整体性能的影响,从而为自由射流试验中燃烧室结构的设计提供参考,依据直连式试验的特点,建立了基于推力性能的新型评价指标———修正动量比。针对一组亚燃冲压发动机直连式试验数据,计算了其燃烧效率、总压损失及修正动量比。结果显示,三种方法计算出的修正动量比具有相同的变化趋势,修正动量比与燃烧效率及总压损失所反映的燃烧室性能比较吻合。

CJK系列数控机床伺服进给系统的综合失动量研究

阐述了CJK系列数控机床伺服进给系统综合失动量产生的必然性和原因及对加工精度的影响;利用齿轮传动法隙计算的虚拟变位原理和无侧隙啮合方程,研究出了一对齿轮传动的单侧齿侧间隙的计算方法和公式;通过对机械传动链传动关系的分析,得出了闭环传动系统间隙对系统的稳定性和精度的影响程度及传动系统间隙计算方法;基于借助材料线弹性理论的分析法,指出了丝杠压缩引致工作台失动量的作用程度和计算公式,总结得出了在传动系统综合齿侧间隙和工作台系统线弹性压缩变形引起工作台综合失动量的计算步骤。并以实例分析演示了CJK系列数控机床伺服进给系统综合失动量计算步骤的实际应用方法,供设计、维护和维修工程技术人员使用和参考。

碰撞——理论力学的盲区

碰撞是在自然、生活、运动和工程中广泛存在的力学现象。在简要回顾研究历史之后,本文概述了物体对心正碰撞的基本力学规律;同时指出理论力学的动力学部分提供的理论工具仅限于动量守恒和动量–冲量定理,对撞击力、撞击脉冲和能量损失这些重要的力学量均不能给出任何信息。接着介绍了在线弹性力学、接触力学和弹塑性力学等不同框架下对碰撞问题建立的力学模型,强调碰撞之后的恢复系数并不是材料常数,它同撞击速度密切相关。文章最后呼吁在力学基础教学改革中要弥补碰撞力学知识,帮助学生树立正确的概念。