偶极子-偶极子库仑相互作用能及其电动力学特性

将近场区电场和电偶极矩分别划分为横向场分量和纵向场分量,并求出了偶极子-偶极子横向场相互作用能和纵向场相互作用能,进而求得了横向作用力和纵向作用力以及总的作用力。数值计算结果表明:偶极子-偶极子的相互作用能和相互作用力都随着偶极子-偶极子间距R的增大而迅速减小为零,并且随偶极矩相对于系统轴线的取向角的变化而呈周期性变化。

5月中国土壤湿度异常对7月华南-青藏高原东部偶极子型降水年际变化的影响

利用1979—2019年ERA5再分析资料和站点降水资料,研究了5月中国土壤湿度异常对7月华南和青藏高原东部偶极子型降水年际变化的影响及其可能的物理过程。结果表明,当5月青藏高原土壤湿度偏湿,华中地区土壤湿度偏干时,对应7月华南(高原东部)降水偏多(偏少),两地降水呈偶极子型分布。通过进一步的诊断分析发现,青藏高原(华中地区)土壤湿度正(负)异常可从5月持续至7月,使得7月中国北方地区地表湍流热通量正异常,进而使得对流层中低层大气增暖,中国北方与贝加尔湖之间经向温度梯度和大气斜压性增强,天气尺度的瞬变波活动增强。通过瞬变的涡度强迫有利于中国北方及蒙古地区准正压异常高压和Rossby波波源的形成,相关的Rossby波向东南方向传播至我国南方,使得华南地区出现准正压结构的异常低压,有利于西北太平洋副热带高压东移,南亚高压西移。对应中国北方及蒙古-华南地区对流层中低层为反气旋-气旋式环流异常,进而导致华南地区(高原东部)降水增多(减少)。此外,中国北方-蒙古地区的异常高压与局地偏干的土壤湿度之间的正反馈过程,有利于上述物理过程的维持和增强,进而有利于7月偶极子降水的异常,反之亦然。

基于坐标偏移磁偶极子-牛顿-拉夫逊法的三维不规则缺陷重构方法

漏磁检测因其操作方便、对检测环境要求低、自动化程度高等特点,被广泛应用于铁磁性材料的缺陷检测中。而不规则缺陷漏磁重构的病态性导致重构结果精度低,特别是三维不规则缺陷的漏磁重构。因此,本文将三维缺陷的重构问题转化为二维缺陷重构问题,提出了坐标偏移磁偶极子前向模型,可以快速精确地计算任意复杂缺陷的漏磁信号,并使用牛顿-拉夫逊法,实现对三维不规则缺陷的重构。仿真和实验结果表明,本文所提重构算法相比于Levenberg-Marquardt重构算法有明显的精度提升,重构误差平均减少了约41%,最大深度误差平均减少了62%,实现了三维不规则缺陷的快速重构。

地下SLF/ELF水平电偶极子在球形地-电离层中产生的场

在非理想导电地面与电离层条件下,导出了地下SLF/ELF水平电偶极子在地上、地下及电离层中产生的电磁场的球谐级数表达式。并提出了一种加速收敛算法,算出了大气层及电离层中的电磁场分布。计算结果表明:地下几十公里的水平电偶极子产生的场除了增加了一个固定衰减外,与地面上的水平电偶极子产生的场分布完全相似,它产生的电磁场可理解为电波首先垂直地透过土壤,然后在地-电离层腔体中传播。在SLF频段,地-电离层空腔中的电磁场可理解为两个"行波"的叠加。在ELF频段,空腔中的电磁场是驻波,其频率变化规律能正确反映出"舒曼"谐振现象。

电离层-均匀地球模型中地表水平电偶极子激发的电磁场

本文在电离层-均匀地球模型中使用Debye势方法,在电磁场一般性边界条件下导出了地表水平电偶极子源在地球介质中激发的电磁场的表达式.对球Bessel函数使用指数函数近似,并采用加速算法,计算了地表及地下的电磁场.其正确性得到理论计算和实际观测数据的多方面支持.结果表明,在收发距离大于1000 km,电磁场强度很稳定,几乎没有衰减的迹象;电磁场受电离层的影响很大,由于电离层高度升高或电导率减小引起的电磁场幅度的减少可以达到50%,但是由电场和磁场得到的视电阻率变化却很小.

层状介质中垂直磁偶极子的地-井电磁场响应

针对层状介质模型,在忽略井眼影响的条件下,利用边界条件推导出垂直磁偶极子源在全空间中的电磁场。选用Anderson提出的汉克尔滤波系数,采用自适应的线性滤波算法编制了计算程序,对几种典型地电模型在井中的电磁场及视电阻率进行了计算。计算结果显示,当高阻基底之上存在低阻层时,在井下一定深度范围内观测会出现电磁场的假极小值异常,假极小值出现的深度与低阻层的电阻率以及厚度有关;与地面观测相比,地-井电磁场观测方式可削弱浅部高阻覆盖层影响,从而提高深部探测的精度,更好地反映下部低阻层的特性。

用毕奥-萨伐尔定律计算磁偶极子的磁场分布

本文提供了一种用毕奥 萨伐尔定律求解磁偶极子的磁场分布公式的方法 .此方法简单明了 ,求解过程严谨 ,为针对低年级大学生开设的“大学物理”课程中导出磁偶极子磁场的公式提供了一个很好的途径 .

用毕奥-萨伐尔定律计算磁偶极子的磁场分布

文中提供了一种用毕奥-萨伐尔定律求解磁偶极子的磁场分布公式的方法,此方法简单明了,求解过程严谨,为针对低年级大学生开设的大学物理课程中导出磁偶极子磁场的公式提供了一个很好的途径。

1月北大西洋东部-乌拉尔山阻塞高压频次年际尺度偶极子模态特征

基于观测和再分析资料,本文研究了近几十年来1月北大西洋东部-乌拉尔山阻塞高压频次年际变异主导模态特征及与其相联的大气背景场。结果表明,1980—2019年冬季(12月—次年2月)该地区阻塞高压频次年际变异的主导模态存在明显月际差异:12月表现为北大西洋东部-欧洲西部地区阻塞高压频次的显著同位相变化,1月为北大西洋东部-欧洲西部与乌拉尔山地区阻塞高压频次的具有显著的反位相变化即偶极子模态,2月则为北大西洋东部-乌拉尔山阻塞高压频次的显著同位相变化。进一步研究表明:1月北大西洋东部-乌拉尔山阻塞高压频次偶极子模态与同期局地纬向西风、纬向风垂直切变、经向位涡梯度等大气背景场异常偶极型变化相联系。当乌拉尔山地区关键大气背景场为负异常,而北大西洋东部-欧洲西部为正异常时,两个地区阻塞高压频次分别增加和减少,呈现偶极子模态;反之亦然。阻塞高压频次偶极子模态及相关的背景环流异常可通过调节水平温度平流、垂直运动和水汽输送等来影响1月欧亚北部气温和降水,以及它们的极端事件频次。当阻塞高压频次偶极子模态处于正位相时,乌拉尔山北部(南部)和欧洲南部增温(降温),极端暖、冷事件频次分别增加(减少)和减少(增加),斯堪的纳维亚半岛北部降温且极端暖事件减少,乌拉尔山及东北亚地区降水和极端降水频次减少而欧洲大陆部分地区增加;反之亦然。此外,在冬季仅1月阻塞高压频次年际变异主导模态表现为偶极子模态可能与关键大气背景场气候态及其变异的月际差异密切相关。

1,3-偶极子参与不对称构建氧化吲哚C(3)位五元螺环化合物的研究进展

螺环氧化吲哚化合物广泛存在于天然产物中,具有抗肿瘤、抗菌、抗微生物和抗炎等诸多生物活性,常作为先导化合物用于新药发现。因其结构复杂,具有多个立体中心,合成过程中立体选择性难以控制,因此含该类骨架化合物的不对称合成是研究者的关注热点。以1,3-偶极子为底物,不对称[3+2]环加成反应是构建手性五元螺环氧化吲哚化合物的重要方法。按1,3-偶极子进行分类,对近年来该类化合物的不对称构建方法进行综述,为该类化合物的合成提供参考。

海中低频水平磁偶极子在空气中产生的电磁场

采用电磁波进行跨海水-空气界面通讯时,合理的天线形式是影响通信性能的重要因素之一。为了研究环形天线在跨海水-空气界面通讯中的特点,根据磁偶极子性能,考虑海底-海水-空气三层各向同性的分层模型,推导出置于海水中的水平磁偶极子空气中激发的电磁场分量的解析表达式。进一步采用数值方法,计算了顶层空气中电磁场的分布和传播规律。结果表明,海水中的低频水平磁偶极子在空气中激发的电磁场的各个分量在垂直面内有不同的方向性,且在距发射源较近时有快速的衰减,随着距离增大,衰减逐渐减缓,但在一定高度和水平范围内有可测量的量级,说明环形天线在此类型通讯中是可行的。

溶液中离子－偶极子俘获力常数及离子内氛重组能标度

本文基于重组现象改进的自交换模型及离子－偶极子俘获力场势，提出了描述外氛电子转移机理中溶液离子内氛重组织效应的能量指标的一种新的标度方法，并对公式中所含参数利用离子－偶极子俘获力场势进行了确定。结果表明该方法有效地改进了前人的工作，取得了与实验光谱标度数据一致的结论，并与光发射实验结果吻合较好。它避免了因缺乏溶液中可信的振动光谱数据在计算内氛重组能上的困难，通过易得的离子和配体的性质参数给出了一种简便而精确的计算方案。

计算偶极子磁场与电场的一种简捷方法

使用广义毕-萨定律和库仑定律推出了偶极子在远区与近区的磁场B与电场E的表达式.

分层导电媒质中水平直流电偶极子磁场分布的积分法求解

首先,提出了采用积分法求解分层导电媒质中水平直流电偶极子的磁场,即在获得其电场分布的条件下,借助欧姆定律先求得全空间中的电流分布;然后,通过空间分割,将全空间电流分割成无数电流元,并利用毕奥-萨伐尔定律,求出其元磁场;最后,将全部元磁场叠加即得到水平直流电偶极子产生的磁场。在此基础上,利用所提出的方法,编程计算了半无限大导电媒质中的水平直流电偶极子的磁场分布,并与理论值进行比较分析。结果表明:该方法是有效的。此外,还对影响求解精度的几个问题进行了探讨。

离散偶极子法研究雾霾随机团簇粒子的光散射特性

分析了硫酸铵、硫酸、硝酸盐、碳和有机碳等组成的雾霾污染物团簇。基于团簇-团簇凝聚(cluster-cluster aggrogation,CCA)模型,模拟构建不同成分,不同形状团簇粒子。在此基础上运用离散偶极子法计算了雾霾团簇粒子的光散射性质,进而仿真计算了不同形状的雾霾团簇粒子的光学散射,分析了雾霾团簇粒子散射场强度随散射角、效率因子与尺度因子变化关系,偏振度随散射角的变化结果。计算结果可用于分析大气雾霾特性和大气光传输特性。

1～2GHz可计算偶极子天线的研制

现有的可计算偶极子天线主要使用混合器式巴伦设计。虽然这种可计算天线的准确性很好，但是成本极高。通过设计宽带渐进巴伦，并且提出开路-短路-负载（OSL）的方式准确测试巴伦的S参数，并将测试的S参数用于可计算天线理论中，研制覆盖1～2GHz频段的低成本可计算偶极子天线。在一定程度上降低了可计算天线的准确性，但是却以低成本获得了可以接受的可计算性。这种可计算偶极子天线的性价比较高。

偶极-偶极相互作用下玻色-爱因斯坦凝聚体中涡旋的非线性动力学研究

基于平均场理论和分裂算符谱算法,研究了偶极-偶极相互作用下玻色爱因斯坦凝聚体中涡旋的非线性动力学.研究发现外势运动速度小于临界值时,偶极-偶极相互作用对系统涡旋的非线性动力学影响较小,而外势运动速度超过临界速度时,偶极-偶极相互作用对涡旋的非线性动力学影响很大,可使系统产生涡旋对、涡旋偶极子和简单涡旋,并使它们形成涡街.

偶极子镜面效应FDTD仿真研究与定量分析

贵金属纳米颗粒的局域等离子体共振可以显著增强宽禁带半导体的可见光响应,但纳米颗粒小体积强散射特性存在吸收系数低的问题,严重限制了其光电转换效率。偶极子镜面效应通过相对简单的金属-介质-金属(metal-insulator-metal,MIM)结构就可以实现宽频谱高效吸收,而了解其性能随关键参数调变规律对于器件设计制备具有重要指导作用。以AuNPs/TiO_(2)/Au三明治结构为基础,通过时域有限差分法(finite difference time domain,FDTD)仿真了AuNPs/TiO_(2)/Au的电/磁场强度和面积,得到不同结构参数下电磁场以及吸收效率的变化趋势。仿真结果表明,中间介质层可以有效调控结构的光吸收特性。当介质层厚度为60 nm时,MIM三明治结构会产生最强的等离子磁共振,且在宽频带(500~850 nm)实现最佳的可见光吸收效率(92%).该研究为进一步设计基于MIM三明治结构的高效等离子光催化剂和光电器件提供了理论指导。

地面偶极子天线辐射功率的测定

本文讨论了一种地面偶极子天线辐射功率的测定方法。

基于粒子群-拟牛顿混合算法的管道机器人定位

针对管道机器人定位问题,通过磁偶极子理论建立了以极低频电磁脉冲为检测手段的定位模型,推导出了定位模型的非线性方程组。在此基础上设计了基于粒子群优化-拟牛顿混合算法用于定位方程组的求解,提高了管道机器人的定位精度,避免了粒子群优化算法局部精细搜索能力差和拟牛顿算法对初值敏感的不足。数值仿真与实验结果验证了管道机器人定位模型和数值算法的有效性和可行性,实验定位平均误差满足管道机器人工作中定位的需要,采用改进的混合算法后,平均定位误差在x、y、z三个方向上分别降低了4.19 cm、3.81 cm、4.65 cm,提高了定位精度。