一种模拟介质交界面处达西流速的分区多尺度有限单元法

地下含水层常由多种不同含水介质组成,交界面处的达西流速需符合折射定律,传统数值方法难以准确模拟。基于多尺度有限元法和区域分解技术提出分区多尺度有限元法(Multiscale finite element method with Domain decomposition technique,MSFEM-D)模拟交界面处的达西流速。该方法运用多尺度有限元法模拟水头,获取全局信息保证解的精度,并提升尺度以降低计算消耗;再利用区域分解技术将研究区分区以分离界面两侧介质,同时结合多尺度基函数和Yeh的有限元模型来高效模拟达西流速。因此,MSFEM-D不仅能保证交界面处的法向达西流速的连续性,还能保证切向达西流速符合折射定律。数值模拟结果表明MSFEM-D能够保证达西流速在交界面处满足折射定律,精度与Zhou等的S1有限元模型相近,并可节约大量计算消耗。

三维情况下平面介质交界面处二阶精度FDTD方程

提出了一种新的二阶精度时域有限差分法(FDTD)算法,针对研究区域介质填充不均匀,包含平面介质交界面的情况。新算法在交界面处利用非均匀网格建模,通过积分形式M axwell方程的离散和交界面处连续场分量的泰勒级数展开,给出了平面介质交界面处三维情况下的二阶精度FDTD方程。该方法在保证介质交界面处电磁场量二阶精度的同时,合理划分不同介质区域粗细网格,在不增加计算容量和计算时间的基础上,有效地提高算法整体的计算精度。最后对介质谐振腔结构和微带电路进行模拟,验证了本文算法的精度高于标准的FDTD方法。

分析非均匀填充圆柱介质谐振器的二阶精度FDTD公式

从积分形式的Maxwell方程出发 ,利用连续函数的Taylor级数展开 ,严格地给出了包含介质交界面的二阶精度时域有限差分 (FDTD)公式 ,解决了以往FDTD法处理非均匀介质填充区域问题时只有一阶精度的问题。分析表明 ,为了获得二阶精度 ,除了需要引入适当等效介电常数外 ,还必须采用适当非均匀网格。该方法被用于轴对称圆柱介质谐振器的分析。计算结果与理论值吻合良好 。

多孔介质与流体空间交界面应力跳跃的实验研究

采用粒子图像测速技术测试多孔介质与流体复合腔体内的二维自然对流流场，用水平错列的细玻璃圆柱表示多孔介质，着重分析了多孔介质与流体空间交界面处的速度及剪切应力变化，并通过实验确定了特定跳跃边界条件下的应力跳跃系数。实验测试结果表明，应力跳跃系数随对流强度的增加而产生非线性变化，不同高度处的跳跃系数值在0．1~0．3范酮内变化。通过回归分析得到了测试范围内应力跳跃系数与瑞利数的表达式，为数学建模和分析提供了计算依据。

TE模式下子域二阶精度FDTD算法

提出了一种子域时域有限差分法(FDTD)的改进算法,针对研究区域介质填充不均匀的情况,在不同介质区域粗细网格合理划分的同时,应用介质交界面处二阶精度FDTD算法,计算交界面上切向电场.从积分形式麦克斯韦方程出发,通过非均匀网格的建立和辅助磁场的引入,实现介质交界面上切向电场的二阶精度.与传统的子域算法相比,改进算法在不增加计算量、计算时间和编程复杂度的前提下有效地提高了计算精度.最后对几种波导结构进行了模拟,结果表明改进算法的计算精度明显高于传统的子域算法和常规的FDTD算法.

FDTD在双频微带天线计算中的应用

介绍了时域有限差分法用于微带天线计算时所要考虑的几个问题 ,重点说明了介质交界面的处理、金属导体的设置、吸收边界条件和激励源的设置等问题。最后 ,利用所述方法模拟了几种微带天线 ,并给出了相应的计算结果。

等效法在物理竞赛中的应用

等效法是重要的科学思维方法之一。在近几年的物理竞赛中，经常出现一些运用等效法的试题。物理竞赛辅导应向学生介绍等效法的思想方法，培养学生前发灵感，开拓思维，发展智力，提高综合能力，从而更有效地培养物理苗子．等效方法的依据，在干不同物理现象、物理过程和物理规律在某些方面具有同一性；等效方法的实质，是相互替代的效果相同；使复杂问题变成简单问题，陌生的问题变成熟悉的问题，某些难求的问题变成易求解的问题，本文介绍几种等效方法的思路．1等效电荷法在实际问题中往往会遇到这样的困难：若直接取题中提供的物体为对象，很难依据已知条件获得正确的结论或者要经过繁复的计算才能获得正确结论。

利用光学渡越辐射进行强流束诊断

当匀速运动的带电粒子通过介质交界面时，在库仑场重建的过程中，会产生渡越辐射，位于可见光波段的渡越辐射被称为光学渡越辐射（OTR）。它作为一种束流诊断工具，具有空间分辨率高、时间响应快、多参数同时测量、对束流影响小、装置简单等特点，能够测量束剖面、发散角、发射度、能量、束流的宏脉冲长度和微脉冲长度等多个参数，因此在国外加速器领域得到了比较广泛的应用。