异种方形件摩擦焊接温度场二维有限差分研究

本文采用二维完全隐式有限差分法对铜铝方形件摩擦焊接的非稳态温度场进行了有限差分计算,计算结果表明,异种方形件与圆形件的温度场有明显不同。沿焊接界面径向对角线方向随着半径增大温度先增大后减小,在轴向上及焊接界面径向对角线方向上小于R的温度场趋势与现有文献研究结果基本一致。

梯形脊形金属波导传输特性的二维频域有限差分法分析

基于二维频域有限差分法(2-D FDFD),对梯形单脊矩形波导和梯形双脊矩形波导的传输特性进行了分析.采用直角坐标系中2-D FDFD的一般分析公式和波导梯形斜边上的差分公式,对梯形单脊矩形波导和梯形双脊矩形波导的传播特性进行了分析.数值计算结果和已有的数值结果以及仿真结果吻合得很好,证明了分析的正确性.

二维时域有限差分法对路面雷达的正演模拟

用二维时域有限差分(2D-FDTD)法建立路面雷达的模型。采用实际路面雷达发射波源和Mur的二阶吸收边界条件,对几个典型路面雷达模型进行了正演模拟。通过理论验证实际三层路面结构正演模拟;研究了路面介质的介电常数和电导率对路面雷达反射波的影响,对介电常数及电导率变化的不同情况进行了正演模拟。结果表明路面介质的介电常数大小影响路面雷达反射波的时延,某层介电常数的增大或减小都会引起前一层表面波幅同时增大或者减少,而电导率主要影响除前一层反射波之外的其他结构层界面的反射波波幅,电导率越大,反射波幅越小;同时给出了路面脱空的正演模型模拟解释。

用二维时域有限差分法计算机翼雷达散射截面

应用二维时域有限差分(FDTD)程序计算二维翼型NACA0012和金属方柱的双站雷达散射截面,与国内外文献上的结果进行比较,证明该程序的有效性.而后计算二维不同形状机翼的双站雷达散射截面(RCS)和不同后掠角时后掠翼和三角翼的双站RCS,得出不同形状机翼有不同的RCS分布;改变后掠角的大小可以改变机翼的RCS分布.因此,根据设计要求,可以通过选用不同机翼形状或不同大小的后掠角,使飞行器达到RCS减缩.

二维时域有限差分法对接地板宽度有限的共面波导的特性参数分析

本文利用二维时域有限差分 (FDTD)法分析接地板宽度有限的共面波导 (FGCPW )在高达 1THz频段内的频变特性。将计算结果与三维FDTD法分析结果相比较发现 ,其一致性较好 ,且大大提高了仿真的效率 ,通过比较接地板宽度对FGCPW的色散和衰减特性的影响 ,说明设计共面波导的关键在于对几何尺寸参数的正确选择。

利用模式匹配与四分量二维频域有限差分混合算法分析复杂截面波导不连续性

模式匹配(Mode Matching,MM)法分析波导不连续性问题时,通常需要已知相移常数和模式函数的解析表达式,因此,局限于分析简单截面波导不连续性问题.本文采用四分量二维频域有限差分(2-D FDFD)法能够有效地解决复杂截面波导本征模问题,本征值和本征向量分别对应相移常数和模式函数离散值,求得本征解后再利用模式匹配法计算出波导阶梯的广义散射参数.最后,给出了矩形波导中单脊膜片和十字膜片实例,验证了混合算法的准确性和高效性.

应用于二维频域有限差分法的波方程插值技术

鉴于二维频域有限差分方法具有较好的应用灵活性,将该算法扩展到传输线特性阻抗的计算中。在应用二维频域有限差分方法计算传输线特性阻抗过程中,一般通过使用线性插值技术提高计算精度。然而,线性插值技术虽然简单,但是精度仍然不够理想。因此,提出了一种以波方程的解为插值函数的场插值技术。该插值技术使用连续函数作为插值函数,比线性插值技术更加精确。使用新插值技术对典型传输线进行了计算,与商用软件仿真的数据相比较,两者一致性较好。

四分量二维紧凑格式频域有限差分方法对粗糙导体表面导波结构的分析

文章利用四分量紧凑格式的二维频域有限差分方法(2-DFDFD),结合等效表面阻抗边界条件(SIBC),对粗糙导体表面导波结构的传输特性进行数值分析。根据等效表面阻抗边界条件,可以方便地计算边界上的切向场。只要求出本征方程,在给定频率上的传播常数就可以作为其特征值而被求得。

二维FDTD法互连线分析的非均匀网格实现

用二维时域有限差分法计算高速集成电路有耗互连线频变参数时,如采用均匀细网格划分整个仿真空间,微米级的互连线结构和趋肤深度会导致计算机内存空间占用太大,计算速度很低。基于此,该文提出一种结合理想电壁截断边界条件的渐变非均匀网格划分技术,其优点是简单方便,编程计算极易实现,并且可以在保证计算精度的前提下明显提高电磁仿真的效率。

基于二维FDFD分析复合目标电磁散射

频域有限差分(Finite Difference Frequency Domain,FDFD)法直接从Maxwell方程组的微分形式出发建立差分近似方程组;并通过采用吸收边界条件截断计算域来模拟开域电磁散射问题。方法具有公式简单、直观,便于分析复杂形状、复杂介质以及周期性结构等目标的电磁特性。基于二维频域有限差分(FDFD)法计算分析了复合目标的电磁散射。数值结果表明方法的正确性和分析复合目标电磁散射特性的有效性。

基于二维光子晶体的四通道滤波器设计

为实现光电信息器件的高集成度和高效输出,提高光电信息处理能力,设计了一种基于二维光子晶体的四通道滤波器,根据4个点缺陷微腔与线缺陷波导耦合原理,引入反射异质结并调整微腔与反射结的距离,提高输出效率,对滤波器1403、1426、1449、1508 nm四波长的波分复用功能进行仿真。仿真结果表明:该器件可实现高效传输,四波长透射率均超过95%,插入损耗均小于0.23 dB,通道间串扰均小于-8.7 dB。

基于二维光子晶体的双谐振腔6通道WDM设计

针对全光通信网络容量和频谱效率问题,文章提出了一种基于二维(2-D)光子晶体点缺陷谐振腔与线缺陷波导耦合特性的双谐振腔6通道波分复用器(WDM)。运用2-D时域有限差分法进行性能参数分析,考虑相对折射率的影响,选择双谐振腔和单个直波导耦合的方式,实现了1 451、1 487、1 557、1 658、1 440和1 604 nm 6波长的波分复用。实验结果表明,该WDM具有高达218 nm的光谱覆盖范围,各通道的传输效率均高于91%,插入损耗均小于0.43 dB,通道间串扰均小于-9.2 dB,且大小也只有13.56μm×19.21μm,对光通信系统中粗波分复用非常有用,对于密集波分复用也有参考意义。

二维非线性时域有限差分法分析微孔激光器出射光的近场特性

微孔激光器(VSAL)作为应用于近场光存储系统中的一种新型光源,它的出射光斑的近场特性对于近场光存储是十分重要的。运用二维非线性时域有限差分法(2D-NL-FDTD)分析VSAL出射端即微孔金属膜的近场光学性质,模拟计算了不同参数的微孔金属膜的光强近场分布,对所得结果加以分析,从光学性质的角度,讨论其在近场光存储中的应用,并给出反映其近场光学特性的相关数据。

起伏地表下建筑物顶端雷电回击电磁场特性模拟研究

采用时域有限差分(finite-difference time-domain,FDTD)法,分析研究起伏地表下建筑物顶端的雷电回击电磁场特征,给出了锥形山体上的建筑物对雷电回击电磁场的影响,并进一步对真实地形山顶建筑物的雷电回击电磁场的传播特性进行了仿真研究。结果表明:相比于平坦地表,锥形山体的角度和建筑物高度会对雷电回击电磁场产生影响。锥形山体角度越大,垂直电场和水平磁场的峰值越大,且垂直电场峰值呈线性增长,锥形山体引起的电场峰值与平坦地表的电场峰值比为4~8;山顶建筑物的高度越高,垂直电场波形的峰值越大,山顶建筑物高度引起的垂直电场峰值与山顶无建筑物时的垂直电场峰值的比值基本呈对数增长,高度小于100 m时,增幅为100%~150%;随着雷电回击通道与山体之间观测距离的增加,建筑物高度增加引起的垂直电场的峰值先增强再逐渐减弱。以青岛大涧山雷达塔为例的仿真结果表明,建筑物顶端的雷电回击垂直电场的峰值明显大于理想平坦地表的情况,且其峰值增大了3.8倍,但是对水平磁场影响非常小。

无人飞艇长导线源时域地空电磁勘探系统及其应用

以无人飞艇作为载体的时域地空电磁探测系统,具有高效、低成本、勘探深度大和空间分辨率高等优点.本文基于二维有限差分方法,分析了长导线源地空电磁响应的特征和变化规律、以及飞行高度的影响;在此基础上,采用32位Cortex-M3内核处理器,以全差分模拟前端压制电磁干扰,实现了24位低噪声多通道海量电磁数据的同步采样及存储,研制了一套可搭载于无人飞艇的时域电磁接收系统,并基于Wi-Fi Mesh无线多跳网络实现了地面远程监控.通过分析飞艇发动机的电磁噪声特点,采用独立分量分析法进行实测数据的噪声去除.研制的地空电磁接收系统使用无人飞艇搭载,在江苏省南通市如东县和内蒙古巴彦宝力格地区进行了电磁探测实验,地空电磁勘探结果与地面瞬变电磁和大地电磁方法进行了对比,证明了地空电磁探测方法的有效性.无人飞艇时域地空电磁探测系统的成功飞行实验,为在我国草原沙漠地区、海陆交互地带、沼泽地带、无人山区等特殊景观地区开展矿产资源、水资源、地质灾害等电磁探测提供了新方法和新思路.

不同衬底折射率的多模干涉耦合器(英文)

设计了一种具有不同衬底折射率的新型多模干涉耦合器 ,在多模波导区引入了更强的光场限制 ,激发更高阶的导模 ,从而提高映像质量 采用二维有限差分波束传播方法模拟了这种新型的结构 ,结果表明 :与传统结构相比 ,以功率均衡性和附加损耗为衡量标准的映像质量有了明显提高

金堆城露天钼矿某剖面处边坡稳定性的不确定性方法分析

确定性分析方法无法解释边坡安全系数处于安全值时出现结构失稳的状况,因此不确定性分析方法在边坡稳定性评价方面逐渐被广泛应用。提出基于可靠度理论的边坡不确定性分析方法,并对金堆城露天钼矿南帮9-9剖面处边坡体进行边坡稳定性分析。首先采用拉丁超立方蒙特卡洛抽样技术选取样本参数,然后用二维有限差分法对安全系数和失效概率进行求解,最后对计算结果进行Z假设检验。结果表明,在置信度为95%的情况下,边坡的安全系数是大于1.3的,此时边坡处于稳定状态。

隧道衬砌空洞探地雷达图谱正演模拟研究

探地雷达作为一种高效、先进的无损检测设备,能够对隧道衬砌实施连续扫描,实时获得雷达图谱。然而,由于探地雷达在我国的应用时间还非常短暂以及雷达图谱的复杂性,隧道衬砌空洞探地雷达图谱的辨识还存在一定的问题。据此,通过不同环境的试验得到空洞雷达图谱特征,并利用二维时域有限差分法对衬砌空洞雷达图谱进行正演模拟。采用VC++语言编写探地雷达正演模拟程序,对隧道衬砌检测中常见的几种空洞模型进行正演模拟,得出模拟波形和图谱,并与实测隧道衬砌空洞的探地雷达波形和图谱进行对比。结果表明,模拟图谱与实测结果相似,具有较明显的空洞特征。良好的结果也验证了二维时域有限差分法(2D-FDTD)正演模拟的可行性。

中高层(60-120km)大气电参数非线性效应对地闪回击电磁场传播的影响

基于麦克斯韦方程组,通过综合考虑电子热效应和电离、吸附效应的非线性变化,利用二维时域有限差分算法(2D FDTD),建立了对流层-中高层大气电动力耦合模式,分析了中高层大气电参数的非线性效应对地闪回击电磁场传播的影响。结果表明,对微秒量级的地闪回击辐射场而言,在60 km以下,由于弛豫时间为毫秒量级,不需要考虑电参数的非线性效应。而在60 km以上的空间,由于弛豫时间快速减小至小于微秒量级,必须考虑电参数非线性效应带来的影响。如果考虑中高层大气电参数非线性效应,距地面90 km高度处地闪回击辐射场峰值明显减小,其中,垂直电场受影响最明显,场峰值最大可减小75%左右,而水平电场受影响相对较小。因为垂直电场脉冲持续时间为几百微秒,而水平电场脉冲持续时间仅为几十微秒,电磁场脉冲持续时间越长,受微秒量级中高层大气电介质弛豫时间的影响越大。