Effect of interstitial air holes on Bragg gratings in photonic crystal fibre with a Ge-doped core

The effect of interstitial air holes on Bragg gratings in photonic crystal fibre （PCF） with a Ge-doped core is numerically investigated by using the beam propagation method （BPM）. It is shown that the interstitial air holes （IAHs） can make Bragg resonance wavelength λB shift a little towards short wavelengths and increase λB -λ1 （the wavelength spacing between the main peak with Bragg resonance wavelength λB and the first side peak with wavelength λ1） and the coupling coefficient κ of Bragg resonance. Moreover, when the ratio of air hole diameter （d） to pitch （∧）, d/∧, is small, IAHs can suppress the cladding mode resonance. When d/∧ is large, IAHs increase the number of mode that could strongly interact with the fundamental mode. By comparing the transmission spectral characteristics of PCF-based fibre Bragg grating （FBG） with IAHs with those without IAHs at the same air-filling fraction, it is clarified that the change of transmission spectral characteristics of PCF-based FBG with IAHs is not due to a simple change in air-filling fraction. It is also closely related to the distribution of interstitial air holes.

异形节流孔对气浮性能的影响研究

在气浮的生产加工过程中,气浮的节流孔是关注的重点。通常,气浮节流孔设计为圆形,但实际生产过程中,受机床加工精度的影响,存在节流孔加工成异形孔的问题。针对某种气浮,基于计算流体力学(CFD)方法对比分析了不同异形节流孔对气浮承载力、静刚度的影响。结果表明:在相同气浮承载面积下,半径为0.05 mm的腰形节流孔的气浮承载力大。但在气浮设计工况,气膜厚度为10μm时,由于气浮承载面的面积一定,3种不同节流孔的静刚度基本一致。

渗流分析中排水孔模拟的空气单元法

提出了用“空气单元”模拟排水孔的思路,即将排水孔看作是以空气作为渗流介质的单元体,在给定了相应的渗透系数后,使它像岩块、土体等单元一样加入传统的有限元渗流计算方法中。通过算例及实际工程应用,证明该法简便可行,具有一定的工程应用价值。

用空气单元法求解渗流场的逸出边界问题

依据空气单元模拟排水孔的思路,在渗流场任意可能逸出边界外布置一层渗透性较强的单元,与其他实体单元一起进行渗流计算,可以实现该边界的自动求解。与现行方法相比,不仅省去了逸出边界迭代计算的麻烦,而且避免了由于逸出点定位不准确而可能引起的渗流计算不合理或收敛困难等缺陷。算例分析表明,空气单元法的计算精度与空气单元的相对渗透系数R有关,与厚度L无关。当选取了合适的R值后,可以较好地逼近现行方法。对于因引入空气单元而造成的强弱透水介质界面处数值拟真性差的现象,还提出了加入接触面薄层单元的改进方法。方法改进后,计算精度可进一步提高。最后,以小湾水电站22#坝段渗流场计算为例,说明该法的实用性和可行性。

水轮机导叶漏水量的测评方法研究

针对当前水轮机导叶漏水量测量方法无标准可依的实际情况,根据不同类型水电站的特点,提出"斜井法"、"通气孔法"2种测量导叶漏水量试验方法的试验流程及计算方法,能够广泛应用于各种类型水轮机的导叶漏水量测试,同时也可为将来制订相应标准提供参考。

空气雾化钻井井壁稳定性模拟实验装置及评价方法

介绍了一种空气雾化钻井井壁稳定性模拟实验装置,该装置雾化效果好,雾化液量、风速、温度可调节,可很好地模拟液滴与岩心的相互作用和高速气流对井壁的剪切作用。提出两种评价井壁稳定性的方法:井壁针入度法和井径法。针入度和井径均可用针入度仪测定。针入度法能敏感地反映岩心与雾化空气之间因物理化学作用所引起的岩心强度的变化;井径法能反映岩心遇雾时吸水膨胀和风速对井壁剪切冲蚀作用的综合结果。这两种评价方法重现性好,规律性强。

模拟排水孔的复合单元法研究

用复合单元法进行渗流分析时,视排水孔为强渗透介质,并将其作为“空气子单元”置于常规岩(土)体单元内部,形成涵盖排水孔的复合单元,但排水孔无需在计算网格中绘出。该方法既可以精细模拟每个排水孔的作用,又避免了绘制排水孔网格的困难。当排水孔的设计发生变化时,也无需改变计算网格,有利于多方案的比较与优化。算例分析表明,对空气子单元“渗透系数”的取值,承压井在不同水力条件下基本不变,无压井则大大小于承压井。当选取了合适的“界面导水系数”后,复合单元法的计算结果与有限单元法非常接近。

空气单元法模拟渗流场分析中的排水孔

应用“空气单元”模拟渗流场分析中的排水孔,将排水孔看作是以一定的渗透系数表征其排水作用的介质单元,并将其像渗流计算域中其他岩块、土体单元一样加入到传统的有限元渗流计算方法中。对一地下洞室中排水孔算例进行分析,给出相应的渗透系数取值范围,证明该法为含排水设施结构的渗流计算提供了较大的方便,减轻了数据前期处理的工作量、降低了由于人为约束条件而带来的误差,具有一定的工程应用价值。

渐变空气孔光子晶体光纤色散特性分析

设计了一种渐变空气孔光子晶体光纤,利用带良性匹配层的时域有限差分法分析其色散特性,得到色散随结构参数的变化关系。仿真结果表明,优化结构参数可使光子晶体光纤在特定波长范围内保持近零超平坦色散特性,因而该种光纤可用于波分复用系统中。同时表明,时域有限差分法可有效应用于分析具有特定色散特性的光子晶体光纤。

含空气小孔芯光子晶体光纤的色散特性研究(英文)

利用有限元法研究纤芯含有空气孔缺陷光子晶体光纤的色散特性.结果表明,引入空气孔缺陷可增加波导色散作用,改变色散曲线斜率;当空气孔缺陷的直径增加时,色散曲线将会下移,因此通过适当选择小孔直径,可实现色散平坦的光子晶体光纤.光纤的零色散波长可通过改变光纤的包层空气孔占空比和小孔缺陷在纤芯中的位置而改变.该调节光子晶体光纤色散的方法对用于超连续谱的产生具有借鉴意义.

斜入射角对二维正方形光子晶体带隙的影响

利用平面波法导出了光子晶体本征方程的矩阵形式,以此为基础计算了二维空气孔型正方形光子晶体在正入射时及斜入射时的带结构,并将带结构中混杂在一起的TE波和TM波的模式分离开来以分析斜入射角对带结构的影响.计算结果显示用电场E表示和用磁场H表示计算出来的结果完全一样,与电磁场是相互统一的结论完全吻合.研究还发现,TE波和TM波的第一带隙是完全分开的.随着波矢k的倾斜角度的增大,TE波的第一带隙逐渐减小并在波矢在(-1,0,1)平面内时完全消失.而TM波的带结构则随着波矢k的倾斜角的增大而变得平坦,带隙也是先随之增大,后又逐渐变小直至消失.

气垫带式输送机气膜厚度的计算

在气垫带式输送机的输送带和盘槽之间能否形成一层均匀稳定的气膜并使气膜的厚度达到最佳值 ,对输送机的能耗和性能有着直接的影响。本文着重介绍一种计算气膜厚度的方法 ,可为气垫带式输送机的设计提供可靠的依据。

空气锤钎头齿孔过盈配合数值模拟研究

传统方法在研究空气锤钎头齿孔过盈量问题时大都是针对单个齿孔进行的,而且对模型进行了过度简化,没有考虑钎头本体的复杂几何外形和相邻孔间应力的相互影响,无法得出整个钎头体上的应力分布。为此,分别用弹塑性力学方法和有限元方法对齿孔在不同过盈量下的应力分布情况进行了计算。结果表明,弹塑性分析与有限元分析结果一致,钎头中心齿齿孔过盈量取0.05～0.06mm、边齿齿孔过盈量取0.06～0.07mm时较合理,弹塑性力学方法的计算值比较保守,但仍有重要的参考价值。利用ANSYS软件对钎头齿孔过盈配合进行有限元计算,是改进齿孔设计的有效方法,此方法也可用来分析PDC钻头和牙轮钻头齿孔过盈配合问题。

平坦色散高非线性光子晶体光纤的研究与制备

运用改进的全矢量有效折射率法（IFVEIM）,研究了光子晶体光纤结构（PCF）参数改变时,光纤的色散系数、有效模场面积和非线性系数随波长的变化规律,深入地分析了光纤可调节的色散平坦特性和高非线性特性。课题组自行设计了一种在900nm附近具有低平坦色散高非线性特性的光子晶体光纤。并且在改进工艺的基础上,采用包层孔充气挤压法对其进行了制备,虽然制得的光纤各参数未达到设计值,但其在800~1000nm的波段内色散值仅为0.75ps/km/nm,非线性系数值则达到了30（W/km）-1,这在当前规则结构的纯硅光子晶体光纤中已经较高。

不同通风结构下高铁异步牵引电机温度场分析

为研究通风结构对高速列车异步牵引电机散热性能的影响,依据流体动力学和传热学的理论知识,建立600 kW高速列车异步牵引电机的三维流固耦合仿真模型,并采用有限体积法对该电机流体场和温度场进行数值计算与分析。通过实验验证了原始模型仿真结果的正确性后,修改定子通风孔孔径,并分析通风孔内风速对电机温升的影响规律,证实了缩小孔径有助于提高冷却效果。在保证定子通风孔体积不变的情况下,增加通风孔个数至定子槽数,即通风孔正对电机定子槽,该结构提高了通风孔壁面传热系数,有效降低了定子铁心、绕组和绝缘温升。在此基础上,进一步缩小出风口侧孔径,提出分段变截面的定子通风孔结构,孔内风速和风压发生阶跃式升高,电机各部分最高温度显著下降。

深层排水孔堵塞对富水岩质高边坡稳定性的影响

高边坡施工或运营期间常因多种因素作用导致排水孔堵塞,从而抬升地下水位,影响边坡稳定性和支护结构的安全。基于渗流折射定律,采用空气单元法模拟排水孔,开展了岩质高边坡渗流应力耦合分析,重点研究了排水孔不同堵塞工况下的坡后地下水位变化及支护结构力学响应。计算结果表明:排水孔堵塞对坡后地下水位影响显著,坡内位移整体变化不大,坡趾位置岩体变形最大;坡体锚杆轴力明显增加,最大增长幅度达到45%。对于布设深层排水孔的岩质高边坡,排水孔堵塞后边坡支护结构的位移变化明显,对支护结构的影响不容忽视,尤其体现在坡趾剪出口位置。此外,排水孔接近完全堵塞时,边坡安全系数显著降低。提出了以框架式格构和锚杆共同作为支护体系的高边坡处理措施,即下部边坡加强格构支护强度,上部边坡增加锚杆锚固长度。

自激吸气射流的冲蚀及吸气性能试验研究

通过在自激脉冲射流喷嘴振荡腔四周开孔吸入空气,使之形成自激气液射流,以试件冲蚀深度、冲蚀面积和气孔吸气量为衡量标准,研究了不同进气方式、吸气孔直径对自激吸气射流的冲蚀效果和吸气性能的影响.试验结果表明:冲蚀深度和冲蚀面积均随着吸气孔孔径的增大而增大;进气方式、吸气孔直径对冲蚀深度和面积的影响有所不同,冲蚀深度随吸气孔数量的增加而上升,而冲蚀面积受吸气孔的对称性影响较大,非对称进气下的冲蚀面积要明显高于对称进气工况;自激吸气射流具有独特的冲蚀特性,且进气方式对射流形成的冲蚀形貌有较大影响;自激吸气喷嘴的吸气流量具有周期性,且吸气能力随射流工作压力的升高而增强;喷嘴的吸气性能与进气方式、气孔直径有关,单气孔进气时,吸气性能随气孔直径的增大而增强,而多气孔进气时,4 mm孔径的吸气性能最强.

孪生孔光子晶体光纤(英文)

在光子晶体光纤典型的空气孔三角形排布图案中,将每个空气孔替换为一对孪生空气孔对,孪生空气孔对之间有确定的间距和固定的轴向,并由其形成包层的基本单元.在端面中心位置缺失一孪生空气孔对,由高折射率的背景材料将光场束缚于此形成纤芯.在包层中所有的孪生空气孔对按照三角形规则均匀排列.在这种新型结构中,由于所有孪生空气孔对都具有相同轴向而使得两个正交方向上的折射率不对称,从而导致双折射效应.本文利用有限差分法进行数值计算,所设计孪生空气孔对光子晶体光纤在两个正交方向上的折射率差Δneff可达到10-4.孪生空气孔对结构参量可在一定程度上影响双折射效果,增大空气孔或减小孪生空气孔对内部间距都可在一定程度上增大双折射效应.

ZnO基二维光子晶体的带隙研究

用平面波展开法研究以ZnO为背景介质,由周期性排列的空气圆孔柱、椭圆孔柱和正方孔柱分别构成的三角晶格结构的光子晶体,计算在不同参数条件下光子晶体的能带曲线。研究结果表明,通过调控孔柱和晶格常数的大小,可以改变光子晶体带隙位置和宽度;对于所有ZnO基三角晶格结构空气孔二维光子晶体,TE模比TM模带隙更宽;正方空气孔柱光子晶体的带隙比圆柱和椭圆柱光子晶体的带隙要宽。

V法铸造工艺生产铸件气孔缺陷的防治

针对V法铸造工艺生产铸铁件、铸钢件易发生气孔缺陷问题,分析了卷入气孔、侵入气孔、反应气孔、析出气孔,腔滞气孔的形成原因,给合实际经验提出了相应的防治措施。气孔是铸造生产的常见病,多发病,解决起来有一定的难度,V法铸造也不例外,但只要措施得当,操作认真、规范,气孔缺陷是可以有效控制的。欢迎同行批评指正。