衍射的平面波理论

本文介绍衍射的平面波理论,证明在菲涅耳和夫琅和费衍射条件下,由平面波理论和球面波理论得出的结果完全相同,并且以Talbot效应为例说明平面波理论对于某些衍射现象的解释和对傅里叶光学的理解是特别重要的。

基于平面波理论的压缩机气流压力脉动分析与试验研究

以平面波理论为基础,给定符合往复式压缩机气缸启闭规律的边界条件,建立压缩机管路系统气流压力脉动计算模型。搭建压缩机管路气流压力脉动试验测试平台,测量得到实际气流压力脉动值,并与计算结果进行对比,误差仅在10%左右,验证了计算模型的正确性。针对实际工程案例,应用气流压力脉动计算模型,分析讨论了压缩机排气缓冲罐直径、排气口到缓冲罐连接管长度两因素,对管道内气流压力脉动大小的影响规律。结果表明,缓冲罐容积是引起气流压力脉动的主要因素,缓冲罐的容积越大气流压力脉动幅值越小;排气口到缓冲罐连接管道越长,气流压力脉动越剧烈。

Talbot效应的平面波干涉理论

用平面波干涉理论解释了光栅的衍射自成像现象 (Talbot效应 ) 。

基于平面波叠加的混响室场环境模拟与测试仿真

针对电磁混响室难以仿真的问题,分析了平面波叠加模拟混响室场分布的合理性,根据理想混响室特征给出了叠加平面波的幅值、极化角度等参数设置的细节信息。在此基础上,利用Matlab调用FEKO的混合编程方法进行了场环境模拟,检验结果表明,叠加场环境特性与混响室场分布特性保持了一致。利用该方法,对某开缝矩形腔体的屏蔽效能进行了仿真测试,并取得了与实测数据相符的结果,其屏蔽效能约为15 d B。该方法有效避免了对混响室的精确建模,大大降低了混响室条件下相关测试仿真的难度与计算量,同时为深入分析混响室场环境特性提供了一条捷径。

基于分数阶时间导数的黏弹性衰减VTI介质中平面波传播

目前在地震勘探频带范围内通常假设品质因子Q与频率无关,且呈衰减各向同性.事实上,相比较速度各向异性,介质的衰减各向异性同样不可忽视.本文将衰减各向异性和速度各向异性二者与常Q模型相结合,建立了黏弹性衰减VTI介质模型,并基于分数阶时间导数理论,给出了对应的本构关系和波动方程.利用均匀平面波分析和Poynting定理,推导出准压缩波qP、准剪切波qSV和纯剪切波SH的复速度、相速度、能量速度以及品质因子的解析表达式.对模型的正确性进行了数值验证,并分析了qP,qSV和SH波在介质中的传播特性.数值试验结果表明:本模型能够实现理想的恒定Q行为,表现了品质因子和速度的各向异性特征,显示出黏弹性增强将导致能量速度和相速度的频散曲线变化剧烈;速度和衰减各向异性参数与传播角度之间的耦合效应对qP,qSV和SH波的速度和能量影响明显;qP,qSV和SH波的频散曲线和波前面随着衰减各向异性强度的改变发生显著变化,其中耦合在一起的qP和qSV波变化趋势相同,而SH波与它们呈现相反的变化规律.本研究为从常Q模型角度分析地震波在衰减各向异性黏弹性介质中的传播特征奠定了理论基础.

双层微穿孔管消声器传声损失理论计算与分析

基于一维平面波理论和微穿孔结构吸声理论,推导双层微穿孔管消声器传声损失理论模型,并将理论计算值与三维有限元声学仿真结果进行对比,利用消声器传声损失理论公式,对比双层和单层微穿孔管消声器的传声损失,分析内外层膨胀腔厚度对双层微穿孔管消声器声学特性的影响。研究结果表明:双层微穿孔管消声器在中低频的传声损失要大于单层微穿孔管消声器;增加内外层膨胀腔的厚度,可以提高双层微穿孔管消声器的消声特性;当双层膨胀腔总厚度固定,外层膨胀腔厚度大时,消声器在中低频的声学性能更好。

两种衍射理论的同一性

证明了以惠更斯－菲涅耳原理为基础的光衍射的球面波理论和以傅里叶理论为基础的平面波理论，用于计算菲涅耳衍射或夫琅和费衍射都有相同的结果．

不同频率下缓冲罐体积对有阀线性压缩机管系压力脉动的实验研究

有阀线性压缩机是液氦温区Joule-Thomson(J-T)节流制冷机重要部件,而管系压力脉动会造成制冷机出现温度与制冷量波动,从而影响制冷机温度稳定性。针对有阀线性压缩机管系压力脉动问题,以有线性阻尼的平面波动理论为基础,采用传递矩阵法构造了有阀线性压缩机管路缓冲罐压力脉动传递模型,获得有阀线性压缩机脉动质量流量的量化表达。搭建了有阀线性压缩机管系压力脉动测试平台,讨论了压缩机运行频率与进排气缓冲罐体积对压力脉动的影响。研究结果表明:管系压力脉动与压缩机运行频率有关,随着压缩机运行频率增大,管系压力脉动增大。进排气缓冲罐均可有效抑制压力脉动,但两者的压力脉动抑制能力相互独立,且缓冲罐体积越大,压力脉动抑制效果越好。随着缓冲罐体积的增加,进气缓冲罐进口处压力不均匀度减小到164/423,排气缓冲罐出口处压力不均度减小到8/23。

非傍轴标量衍射理论与分数傅里叶变换

在傍轴近似标量衍射理论中,菲涅耳衍射与分数傅里叶变换可实现相同的光波传播物理过程,通过变量代换可得到光波传播的菲涅耳衍射积分公式与分数傅里叶变换的关系。当衍射孔径可与波长相比拟时,傍轴近似不再成立。在平面波角谱衍射理论基础上,推出非傍轴近似下的标量衍射理论,并利用变量代换得出非傍轴近似下光波传播的衍射公式与分数傅里叶变换的关系,非傍轴标量衍射理论可以写成一个二次相位因子与分数傅里叶变换的乘积形式。以平面波矩孔衍射为例,利用计算机数值计算验证,结果表明,在特定观察球面上,非傍轴标量衍射场与分数傅里叶变换场等效。

太阳风暴对四川500kV电网影响的评估

太阳活动引起的地磁场剧烈变化称为磁暴。近年来随着中国西电东送长距离输电的发展,江苏、广东等地发现磁暴在电网中产生了较大幅度的地磁感应电流(GIC),有可能对电网的安全运行造成一系列的危害。中国幅员广阔,地理跨越高、中纬度区域,电网规模越来越大,电网结构与运行方式也日益呈现多样化,高压、大电网的安全与稳定问题日益突出。因此,有必要对磁暴对我国电网产生的影响进行研究。结合四川电网部分超高压电网结构,建立了电网等效模型,选取典型磁暴感应出的地面电场数值,利用MATlAB仿真软件估算了四川电网中部分500 kV变电站的GIC水平。计算结果表明,在电网的终点和拐角处容易诱发较大的GIC,其数值可达数十A。因此在强磁暴发生时,四川超高压电网的GIC水平较高,可能影响电网的安全稳定运行,须引起足够的重视。

弧形体挠性接管声学传递损失计算与分析

为提高弧形体挠性接管的声衰减能力,首先分析了管壁橡胶的粘弹性对其内部介质声速的影响;然后,基于一维声传播理论,推导了弧形体挠性接管的传递损失理论模型,并将理论计算值与有限元分析结果进行了对比;最后,利用弧形体挠性接管传递损失理论公式,分析了弧形体挠性接管结构参数对其传递损失的影响。研究结果表明:弧形体挠性接管内声速随频率增高而递增,以其中心频率为分界点,传递损失曲线分别向低频方向和高频方向移动;弧形体挠性接管传递损失的理论计算与有限元仿真结果在中低频率范围内吻合良好;减小弧形管的壁厚可使其传递损失曲线向低频移动;减小弧形曲率半径能够增大弧形管的传递损失;增加弧形管的长度,可以增加弧形管的传递损失,同时使其传递损失曲线向低频移动。

氟离子碰撞引起铅原子L壳层X射线产生截面的实验测量

实验测量了20～50MeV的F离子碰撞Pb原子产生的L壳层X射线,研究了Pb的L各支壳层X射线产生截面σ(Ll)、σ(Lα)、σ(Lβ)、σ(Lγ)和σ(Ltot)与入射离子能量的关系。结果显示:在本能区范围内,Pb原子发射L壳层X射线产生截面随入射离子能量的增加而增加。利用L壳层的辐射跃迁几率、Coster-Kronig跃迁率和L亚壳层的荧光产额将平面波波恩近似(PWBA)和ECPSSR理论计算的电离截面转换为L层X射线产生截面,并与实验结果相比较。结果表明,σ(Ll)、σ(Lα)、σ(Lβ)、σ(Lγ)、σ(Ltot)实验测量值与PWBA理论计算值差别很大,ECPSSR理论计算值与σ(Lα)实验值符合很好,与σ(Ll)、σ(Lβ)的实验值差别较小,但与σ(Lγ)的实验值差别较大。

渐变截面背腔微穿孔管消声器声传递特性分析

为提高微穿孔管消声器的性能,研究了背腔结构对消声器性能的影响。基于一维声传播理论和微穿孔结构吸声理论,推导了渐变截面背腔微穿孔管消声器的声传播理论模型,利用传递矩阵法求出声学传递损失,并将理论计算结果与有限元仿真分析结果进行了比较,在等容积条件下分析了结构参数对传递损失的影响。结果表明:微穿孔管消声器的传递损失曲线在背腔的轴向模态频率处有极小值;对于锥形体结构背腔,增加锥度能够拓宽吸声频带,提高背腔轴向共振频率处的极小值;对于弧形体结构背腔,减小弧形半径能够提高消声器的低频处的吸声效果。

活塞压缩机管道气流脉动修正模型的建立及实验验证

以平面波动理论为基础,借助有限元方法中结构离散化的思想,建立了活塞压缩机管路气流脉动的模拟模型,并利用FORTRAN编写了计算程序,获得管路任意位置压力脉动幅值及波形。针对现有计算模型精度不足的问题,对模型进行了修正。搭建活塞压缩机管道系统气流脉动实验台,并对管道系统各个位置压力脉动幅值及波形进行了测量。测量结果证实了修正后计算模型的正确性和波动理论的适用范围。

锥形腔体压电声衬声学性能研究

可调频声衬结构可以实现对不同频率噪声的有效控制。该文提出了一种锥形腔体声衬结构,通过平面波理论构建锥形腔体声学的数学模型,推导了锥形腔体声衬的传递损失计算方法。将压电振子作为声衬腔体的背板,通过施加直流电压使压电振子发生形变从而改变声衬腔体的体积,达到扩大敏感频率范围的目的。结合压电振子实验所得体积变化量,采用LMS Virtual.Lab声学有限元软件对声衬模型进行声学仿真。针对直径30mm的压电振子,高为1mm的锥形声衬,当电压从0提升至500V时,体积变化量为24.1%,频率偏移量达到123Hz,频率变化百分比为13.9%,对比相同尺寸的圆柱形声衬,在相同电压变化下体积变化量为16.95%,频率偏移量为69Hz,变化百分比约为9.3%。结果表明,锥形腔体声衬比圆柱形腔体在相同直流电压作用下具有更大的频率偏移范围,可以实现噪声的变频控制。

往复压缩机管道气流脉动分析及控制

管路振动是往复压缩机应用时的重要安全隐患,主要阐述了往复压缩机管道气流脉动引起管路振动的原因;基于平面波动理论,对某一往复压缩机的排气管路进行气流脉动计算与分析,并根据API618中气流脉动的相关要求进行校核,采用增设孔板的方法来消减压力脉动幅值,通过在排气缓冲器出口安装合适的孔板,最终将管道压力脉动幅值控制在标准规定的范围内。

考虑相界面对压力波传播影响的汽车空调管路气流脉动研究

为研究汽车空调管路系统的气流脉动,利用平面波动理论并考虑气液相界面对压力波传播的影响,建立了汽车空调管系内的压力波动方程。在FLUENT中计算得到不同转速下的6气缸斜盘式压缩机排气速度脉动结果后,代入压力波动方程,求解得到了不同转速下排气管段的压力脉动结果。结果表明:汽车空调排气管段的压力脉动具有周期性,脉动峰峰值随着转速的提高而增大;该压力脉动频率属于低频脉动,其脉动能量分布在低、中、高3个频带上,主要集中在压缩机运行基频6倍左右的中频带;脉动峰峰值随排气管路位置的不同表现出波动性变化,且随转速增加,压缩机出口压力脉动峰峰值明显增大,而冷凝器进口压力脉动峰峰值基本保持稳定。

管道内流体固有频率的计算和测量研究

泵和压缩机广泛用于电力、石油、化工、钢铁和冶金等行业。管道振动会危及泵和压缩机的安全运转,依据平面波动理论,利用Fortran语言编写了计算程序,获得管路各阶流体固有频率。搭建了管道系统试验台,并对系统内流体的各阶固有频率进行了测量研究。

波动光学

O431 2001010001杨氏双缝实验光强分布的Fourier变换计算方法=Calculation of intensity distribution of light forexperiment of Young’s double slits by methodof Fourier transform[刊,中]/关智武(郑州工业大学数理力学系.河南,郑州(450002)),孙长庚(华北水利水电学院信息工程系.河南,郑州(450045))∥郑州工业大学学报.-2000,21(1).-81-82对于杨氏双缝这一著名的波动光学实验,依据平面波衍射理论(RSD理论),运用Fourier变换方法,计算杨氏双缝实验的光强分布。这种方法区别于一般文献中通过计算光程差来得出光强分布的方法,理论性较强。(赵桂云)

异形腔体压电声衬声学性能

为提高压电声衬对低频噪声的抑制范围,对声衬腔体进行结构优化。利用平面波理论构建了两种曲线管道的声学物理模型,并分别建立了两种模型的传递矩阵,以此作为异形腔体亥姆霍兹共振器传递损失计算的理论依据,并通过仿真验证其正确性。结合压电振子的形变对声衬进行有限元仿真分析,结果表明:在压电振子施加500V驱动电压时,两种声衬频率偏移量分别为115Hz和120Hz。与圆柱形腔体声衬进行对比结果表明:在相同腔体厚度范围内,由曲率越大的曲线所生成的腔体,在相同驱动电压条件下,频率变化率越高,这为今后对声衬腔体结构优化提供一种有效的依据。