多尺度和多物理场的电力电子变换器建模方法初探

针对电力电子变换器建模中存在多尺度交互难以划分和综合的问题,将多尺度概念引入建模过程,提出适用于电力电子变换器的尺度划分方法及多尺度建模方法,进而为解决尺度间信息交互的收敛性问题,以及计算精度与计算效率之间的矛盾,提出多尺度模型的尺度交互策略,并通过程序调用MATLAB与COMSOL软件实现了典型变换器的多尺度仿真。最后,通过与理想模型的对比,说明应用多尺度建模及尺度交互策略的方法,可以有效地反映出电力电子变换器中多尺度和多物理场现象。研究结果表明,多尺度模型是对电力电子变换器进行描述的一般形式,而理想模型是多尺度模型的一个特例。

双振荡场产生正负电子对的理论研究

在强电磁场下真空产生正负电子对的研究中,多场的组合扮演重要的角色.本文运用计算量子场论方法在全时空数值求解狄拉克方程,研究了两个空间分离的局域化振荡电场击穿真空产生正负电子对的过程.结果表明通过选取合适的场参数,两场的相互作用可以显著增强正负电子对的产生.两场的相互作用使产生正负电子对的动量分布曲线出现了周期性的振荡,并导致了非对称的多光子跃迁过程.通过含时微扰理论分析得出,正负电子对的动量分布的周期性振荡可由电场宽度、电场频率和两场间距共同决定.两场间距能够改变正负电子对动量分布的变化周期,随着两场间距的增大,产生正负电子对的动量(能量)的单一性得到优化;电场宽度不仅影响正负电子对动量分布的峰谷高度差,还会改变其在动量空间峰值的展宽;根据能量守恒定律,电场频率的增大使得产生粒子对的动量随之变大.因此,通过选择合适电场参数可以抑制或加强特定动量分布的正负电子对,这为今后的实验设计提供了重要的理论指导.

电子散斑干涉位移场分离技术及其在三维测量中的应用

提供了一种可将离面位移与面内位移分离的三维位移场测量方法.在双光束电子散斑干涉中增加参考光,使这一路参考光为两光束所共用.两束光各自独立地对变形物体进行测量,结合相移技术,可分别得到包含离面和面内位移信息的二幅位相图.只需简单的位相运算就能够将面内位移场与离面位移场分离.在竖直方向上,采用两光束对称照明被测物,直接测量面内位移竖直方向分量.本文将该技术应用到柴油机油泵测量上,得到了油泵的三维位移场.该技术为三维位移场的测量提供了一种新的有效途径,也为柴油机零部件的强度和刚度分析评价提供了新的方法.

金属热-场电子发射特性研究

用一简单直观的金属电子发射物理模型 ,对热、Schottky、热 场和场致电子发射进行了分析 ,定义了热隧道电子的新概念 .用数值方法对常用发射材料 (W )的热隧道电子电流部分进行了计算 ,并采用比值拟合的方法 ,得到了该部分电子的发射电流密度与温度及场强的关系式 .在此基础上 ,可求出W的热 场电子发射方程 .用该方法能清晰地了解金属的电子发射机理 ,从而为热 场阴极的研究开发提供了理论依据 .

大电流场致发射电子源的研究

与普通热阴极相比较,场致发射电子源利用高场强下的隧穿效应产生电子发射,不需要高温加热,有利于器件的小型化和集成化,在平板显示器、微波放大器和X射线管等电子器件中有很好的应用前景。在微波放大器、X射线管和离子推进器等电子器件中,通常要求较大的阴极发射面积(几平方毫米)和较大的发射电流(几十毫安)。现有的场致发射电子源,由于诸多因素的限制,其发射电流远不能达到器件的要求。本文深入探讨了影响场发射电流的因素,采用新的发射体结构,增强了发射体与基底的附着能力,有效地提高了场发射电子源的电流发射能力,从直径为1mm的发射面积上获得了43.6 mA的发射电流。

物理场水处理器的应用与分类研究

笔者在物理场水处理器的组成结构和作用原理的基础上,依据相关国家行业标准,将其分成了三大类,并对各类物理场水处理器作了简要的说明。其中,重点阐述了电子式水处理器的分类、命名、原理、组成结构及选用安装要求等。

计算机辅助设计软件在实验教学中的应用

本文通过列举实例，论述计算机辅助设计软件在数字电子技术实验教学中应用的优势，并进一步阐述了其为实现新设计思想所提供的便捷途径。

周期势场中电子的中心方程及其应用

周期势场中电子的薛定谔微分方程变换为κ空间的称为中心方程的线性齐次方程组,利用此方程可以证明布洛赫定理,讨论弱周期势场中电子的能带.

静电场中电子轨迹的三维计算机模拟

本文讨论了静电场中电子轨迹的三维计算机模拟．给出了相应的计算公式．文中还对几种轨迹存在解析解的三维静电结构进行了计算．结果表明，本文所述方法精度较高，能满足电子光学ＣＡＤ的实际需要，是数值求解非轴对称静电结构下电子轨迹的有效方法．

电容式RF MEMS开关自热效应的多物理场协同仿真

随着信号输入功率的升高,电容式RF MEMS开关会发生自热效应使膜片变形,引起开关气隙高度的改变,导致开关驱动电压漂移,严重影响其可靠性。由于自热效应的失效机理涉及到复杂的多物理场耦合,因此提出了“电磁-热-应力”的多物理场协同仿真方法描述其失效模式,并分析其失效机理。首先利用HF-SS软件建立开关的电磁仿真模型,得到不同输入功率下膜片的耗散功率;再以此作为热源,利用ePhysics软件建立开关的热仿真模型,得到膜片上的温度分布;然后将温度梯度作为载荷,利用ePhysics软件建立开关的应力仿真模型,得到开关的形变行为;最后,根据膜片形变所致的气隙高度变化,得到驱动电压漂移的失效预测模型。以一种具有矩形膜片结构的典型电容式RFMEMS开关为例,利用该方法得到：矩形膜片表面电流密度主要分布在膜片的长边的边缘;温度沿膜片长边逐渐降低,且膜片中心处温度最高、锚点处温度最低;膜片的热应力变形呈马鞍面形,且最大形变点发生在膜片长边的边缘处,仿真还得到0~5 W输入功率下膜片的最大形变量;并拟合出了0~5W输入功率下的开关驱动电压-输入功率漂移曲线,该曲线具有线性特征并与文献实测数据极为吻合,由此证明了该方法的有效性。

高能电子成像暗场成像技术特性研究及改进方案

基于EGS5与PARMELA模拟软件组成的高能电子成像系统,对暗场成像的模拟研究发现,通过调节光阑位置实现的暗场成像结果存在失真现象。针对该失真现象提出的改进方案,消除了暗场成像结果的失真。通过对40 MeV电子透射7~224μm的铝样品开展的成像模拟结果表明:40 MeV高能电子暗场成像技术在铝样品厚度小于25μm情况下具有明显的面密度分辨优势,且空间分辨率达到μm量级,非常适用于高能量密度物质诊断。

周期性势场中电子波函数及能量本征值研究

固体物理学是基础理论学科与应用学科之间的桥梁,也是一门实验与理论相结合的科学,它在近代尖端科学技术中占有很重要的地位.这门学科涉及到较强的数学知识的应用,同时还需要量子力学、

飞秒光场中锂原子三重电离的光电子关联动量与能量谱研究(特邀)

理论研究了飞秒光场中锂原子的三重电离问题。改进经典轨道蒙特卡罗方法获得了锂原子基态的稳定构型并数值计算了激光强度范围为10^(13)W/cm^(2)至1017W/cm^(2)锂的电离率。分析电离后Li^(3+)的动量谱,揭示了包括非序列三重电离与序列三重电离的电离机制。根据Dalitz图中绘制的电子能量分布的关联谱,发现在非序列三重电离过程中存在明确的(e,3e)电子关联效应,即率先电离的电子与母离子发生再散射,使得内壳层的两个电子同时电离。此外,模拟表明即使在强度高达10^(17)W/cm^(2)的序列三重电离区域也存在电子再散射过程。

非对称激光等离子体尾场中被加速电子的模拟

为了研究在激光驱动的等离子体尾场中被加速电子的动力学,采用数值模拟方法得到了非对称脉冲驱动的尾波场中被加速的电子的运动相图、密度分布及势能。结果表明,非对称激光脉冲驱动尾场中电子得到很高的能量。在非对称激光脉冲驱动的激光尾场中,为了有效地加速电子,要选择恰当的上升激光脉冲长度和下降激光脉冲长度。

强场中真空正负电子对产生的低密度近似

在空间均匀含时的强外场下真空正负电子对产生的研究中,从散射势转变点的角度,严格证明了源于量子Vlasov方程的低密度近似方法(low density approximation,LDA)与半经典的WKB(Wentzel-Kramers-Brillouin)方法等价.通过对典型例子进行数值计算和说明,对这2种方法的等价性进行了检验.当有较多转变点时,WKB积分变得烦琐,相较而言,LDA更具有计算优势.本研究将量子动力学过程和量子隧穿过程联系起来,有助于深入理解强场下真空中正负电子对的产生过程.

边修饰GeS_(2)纳米带的电子特性及调控效应

GeS_(2)单层已成功制备,为了进一步扩展其应用范围以及发现新的物理特性,我们构建扶手椅型GeS_(2)纳米带(AGeS_(2)NR)模型,并采用不同浓度的H或O原子进行边缘修饰,且对其结构稳定性、电子特性、载流子迁移率以及物理场调控效应进行深入研究.研究表明边修饰纳米带具有良好的能量与热稳定性.裸边纳米带是无磁半导体,而边修饰能改变AGeS_(2)NR的带隙,使其成为宽带隙或窄带隙半导体,或金属,这与边缘态消除或部分消除或产生杂化能带有关,所以边缘修饰调控扩展了纳米带在电子器件及光学器件领域的应用范围.此外,计算发现载流子迁移率对边缘修饰十分敏感,可以调节纳米带载流子迁移率(电子、空穴)的差异达到1个数量级,同时产生载流子极化达到1个数量级.研究还表明半导体性纳米带在较大的应变范围内具有保持电子相不变的鲁棒性,对于保持相关器件电子输运的稳定性是有益的.绝大部分半导体性纳米带在较高的外电场作用下,都具有保持半导体特性不变的稳定性,但带隙随电场增大而明显变小.总之,本研究为理解GeS_(2)纳米带特性并研发相关器件提供了理论分析及参考.

不同激光脉冲驱动的尾场中正电子加速的研究

为了研究在激光驱动的尾场中被加速正电子的动能,采用数值模拟方法,得到了非对称sine脉冲、flat-top脉冲和Gaussian脉冲驱动的尾场中被加速的正电子的能量。结果表明,非对称sine脉冲驱动尾场中正电子得到的能量比flat-top脉冲和Gaussian脉冲驱动尾场中得到的能量高一些。

强场物理：超快脉冲和黄金纳米尖端更新了对传统光电效应的理解

1905年，爱因斯坦用他的光“量子”观点对光电效应的关键属性进行了解释：金属发射出的电子能量不会像传统的波动学说所阐明的“随着光强的增加而增加”，而只是所发射的电子数量会随着光量子的增加而相应增加。