水下振荡涡流场声散射与调制特性

本文针对水下振荡涡流场的声散射与调制问题建立了理论模型。采用间断伽辽金数值方法模拟了水下振荡涡流场对声波的散射与调制作用,研究了不同马赫数、不同涡流场尺度与声波波长的尺度波长比和不同涡流场振荡频率与声波频率的频率比条件下水下振荡涡流场对声场散射与调制特性。研究结果表明:声波经过振荡涡流场会产生散射和调制现象;振荡涡流场对声场的散射和调制作用均随着尺度波长比、马赫数增大而增强;散射和调制作用随着频率比降低而增强,随着频率比的降低,散射和调制作用增强速度变小,直至频率比的改变对声场的散射和调制作用几乎没有影响。水下振荡涡流场的声散射与调制能够使散射声场含有涡流特征信息,对水下目标探测与识别具有重要意义。

基于偏振光散射与荧光测量的水中悬浮颗粒现场快速分类仪

水中悬浮颗粒是水体物质的重要成分,因此监测它们的种类和浓度对研究和保护水生态系统具有重要科学意义和实用价值。文中研制了一种水中悬浮颗粒分类仪(Suspended Particle Classifier,SPC),旨在现场检测野外采集的水样,快速得出水中悬浮颗粒的种类、数量和比例。SPC采用引流管将颗粒输送至散射体积内,通过同时探测单个颗粒的散射光偏振态和荧光信号,结合机器学习算法对颗粒分类。对沉积物、微塑料和微藻的标准样品做了数据集并训练分类器,SPC能以大于95%的预测正确率对它们进行分类。接着,将SPC和商业水质多参数监测仪(QWA)同时在崖门水道连续布放25个小时。SPC能快速测量现场采集的水样,获取不同水层的沉积物、微塑料和微藻的数量随时间的变化情况。SPC给出的微藻数量与QWA测得的叶绿素a浓度以及藻红蛋白浓度之间存在显著的相关性;此外,SPC给出的沉积物等效时间截面和QWA测得的浊度值也呈现出明显的相关性,由此可以证明SPC分类结果的可靠性。结果表明:SPC能够对水中的悬浮颗粒进行现场快速分类检测,有望成为探索水生态系统的关键技术。

充液圆腔对平面P波的散射与围岩的瞬态响应

动力扰动在结构周围的散射所引起的动应力集中是影响深部地下结构损伤的重要因素。为了研究地下充满流体的圆形空孔周围的动力响应,建立了无限介质中平面P波入射充液圆腔的简化模型。基于波函数展开法,得到充液腔周围动应力集中的解析解。利用傅里叶积分变换,推导充满流体的空腔周围受瞬态冲击的动态应力集中因子(DSCFs)表达式。同时,定量分析稳态和瞬态入射波作用下DSCFs与波形参数的关系。利用有限元程序LS-DYNA建立数值模型,分析瞬态冲击载荷作用下充液腔周围的动应力集中与围岩的破坏规律。研究表明,充液圆腔周围的动应力集中分布受到入射方向、泊松比、时间和波数的综合影响。本研究为地下引水隧洞和油气储藏的抗震加固提供参考。

表面增强拉曼散射与分子印迹技术快速检测痕量辛基酚的试验研究

辛基酚广泛应用于涂装、橡胶等多种行业,是典型的酚类内分泌干扰物(Phenolic Endocrine Disrupting,PEDs)。环境介质中低浓度的辛基酚也可能造成很大的环境危害,亟待开发高效、快速的检测方法,预警和预报其环境风险。本文通过制备以银粒子为核,表面分子印迹聚合物为壳的银核辛基酚印迹微球,试验表面增强拉曼散射与分子印迹技术联用快速检测痕量辛基酚的方法。透射电镜(TEM)、X-衍射(XRD)和元素能谱分析(Energy Dispersive Spectroscopy,EDS)表征的结果表明:银核辛基酚印迹微球是银核外包裹二氧化硅的核壳结构,辛基酚印迹在壳层的表面,壳层不影响银核的晶型结构。壳层厚度影响银核辛基酚印迹微球选择性吸附辛基酚及银核表面拉曼光增强效果,最佳壳层厚度为25 nm。表面增强拉曼光谱与分子印迹技术联用检测辛基酚的最低检测限为10~(-12)mol/L。

电子束背散射与前散射的分析

利用电子束曝光机完成有关邻近效应的实验 .曝光过程中加速电压为 5～ 30kV ,衬底基片为铬和PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯 ) .在处理模拟电子穿越衬底PMMA的边界时 ,采用了几率确定法 ,用以判断电子是否在界面处发生一次弹性散射 .得到了散射电子在电子束胶层中背散射与前散射的能量沉积分布图 .实际应用表明 ,该方法像差小而可以不用动态校正 .

含双圆孔Mindlin板弹性波散射与动应力集中

基于Mindlin平板理论,采用波函数展开法和局部坐标系方法,对含双圆孔平板结构中弹性波散射与动应力集中问题进行了研究.文中对Mindlin板含双圆孔时的开孔动弯矩集中系数做了数值计算,并分析了开孔间距对动弯矩分布的影响.结果表明:与单圆孔情况相比,由于开孔之间的相互影响,双圆孔间的动弯矩分布会发生比较复杂的变化.孔间距相互作用有时会使动应力集中得到缓解,而有时会使动应力集中加剧.在低频和平板较薄的情况下,平板开孔动弯矩互不影响间距较小;在较高频率和平板较厚的情况下,平板开孔动弯矩互不影响间距较大.所有这些现象都与入射波波长与孔径等特征尺度有关.因此,在工程结构动力学分析与强度设计中,应对不同波长和特征尺度下的动应力作具体的分析计算,而不是简单地套用静载强度设计标准或规范.

激光光散射与GPC联用测定葡萄籽原花青素相对分子质量

葡萄籽原花青素的相对分子质量分布和平均分子量的测定一直是研究的难点。通过酰基化后用激光光散射LjGPC联用方法对葡萄籽原花青素的分子量分布和平均分子量进行测定，结果表明：葡萄籽原花青素提取物的平均相对分子质量为9．39×10^4，相对分子质量分布较宽，多分散系数为1．65；葡萄籽原花青素纯化物1的平均相对分子质量为9．64×10^3，多分散系数为1．56，相对分子质量分布曲线呈对称分布，聚合度13～15，以高聚合度原花青素为主；葡萄籽原花青素纯化物2的平均相对分子质量为4．25×10^3，相对分子质量分布较窄，多分散系数为1．45，相对分子质量分布曲线基本呈对称分布，聚合度6～7，为低聚合度原花青素。

具有核壳结构球形微粒的电磁波散射与吸收

基于核壳双层结构球形微粒的电磁波散射与吸收理论,对空心核壳、实心核壳的电磁波散射、吸收特性进行分析,讨论了电磁波波长与微粒粒径不同比例下的核壳结构几何参数、物理参数对入射电磁波散射和吸收的影响．

直角域中凸起和孔洞对SH波的散射与地震动

按照波函数展开法和镜像方法,对直角域中半圆形凸起和圆形孔洞对SH波的散射进行了分析,得到其稳态解。对含孔洞和凸起的直角域做分区,等效为一个含孔洞与凹陷的直角域和一个圆域的契合,其在分界面上满足位移和应力的连续性条件,即契合条件,分别构造两个区域内的位移波函数,按照孔洞边界柱面上的应力自由和契合条件定解波函数展开式的系数。按Fourier级数展开法,得到定解条件的线性代数方程组,截断求解,进而得到问题的解析解。数值算例给出圆形孔洞边沿动应力和地表位移幅值的分布情况,得到直角域自由边界、凸起、孔洞对散射和地震动的影响。

关于大颗粒Mie散射与Fraunhofer衍射问题的分析比较

利用Ｍｉｅ散射与Ｆｒａｕｎｈｏｆｅｒ衍射理论的数值计算，对球形颗粒的Ｍｉｅ散射和Ｆｒａｕｎｈｏｆｅｒ衍射做了大量的计算和分析比较，提出了大颗粒的Ｆｒａｕｎｈｏｆｅｒ衍射近似替代Ｍｉｅ散射的判据。

金纳米粒子共振散射与共振吸收的关系

采用共振散射光谱和透射电镜研究了金纳米粒子. 结果表明,粒径为10 nm、Au的质量浓度为0～35.4×10-6 g/mL的金纳米粒子溶液在525 nm处分别产生1个共振吸收峰和1个共振散射峰. 粒径为50 nm、Au的质量浓度为0～17.7×10-6 g/mL的金纳米粒子溶液在530 nm处分别产生1个共振吸收峰和1个共振散射峰. 当金纳米粒子浓度较高时,存在共振散射峰红移和猝灭现象. 从光子与纳米粒子界面超分子能带电子作用及光子与纳米粒子之间发生多次散射的角度出发,探讨了金纳米粒子共振散射峰和共振吸收峰的对应关系及其共振散射峰红移和猝灭的机理.

裂纹对圆孔SH波散射与动应力集中系数的影响

采用G reen函数法研究SH波入射时在圆形孔洞附近存在裂纹的情况下圆孔散射动应力集中系数的求解.取含有圆形孔洞的弹性全空间上任意一点承受时间谐和的出平面线源荷载作用时位移函数的基本解作为G reen函数.首先求解圆形孔洞在SH波作用下的散射问题,然后利用G reen函数在裂纹实际存在位置实施裂纹的“人工切割”,以恢复存在的裂纹.建立圆孔周边动应力的求解积分,得到动应力集中系数的解答.最后对圆形孔洞附近单裂纹问题进行了研究.

复杂场景下基于压缩感知的目标电磁散射与成像

研究了处于复杂场景下目标的逆合成孔径雷达(ISAR)成像问题。首先,建立了目标与复杂环境的电磁散射模型,采用计算电磁学的方法仿真得到了目标的雷达回波数据,进而充分考虑了背景噪声对雷达成像质量的影响。研究发现,目标所处的复杂背景会降低ISAR对目标的成像质量。其次,为减小仿真雷达回波数据所需的计算量,提出采用基于压缩感知(CS)的方法来对该场景进行成像,从而极大降低电磁仿真的计算点数。通过实验发现,在CS成像中,采用数据点使用率为0.4时所得到的成像质量可达到采用转台成像质量的效果。因此,采用基于CS的成像方法,可极大降低目标与场景的电磁散射计算复杂度,使得处于真实复杂场景下的目标电磁仿真和ISAR成像研究切实可行。

浅埋的圆柱形孔洞对SH波的散射与地震动

研究了浅埋的圆柱形孔洞对以任意方向入射的平面SH波的散射与地震动问题。利用复变函数和多极坐标方法构造了问题的位移解。当入射波的波长与圆孔的半径相比较小时,地震动将受到较大的影响。影响地震动有三个主要参数:(1)SH波的入射角α0;(2)入射波波数η,即圆柱形孔洞的半径与入射波半波长之比;(3)h/R,即圆柱形孔洞至表面的距离与圆孔半径之比。当η较大时,地震动幅值变化激烈,位移幅值可出现跳动和放大的现象。当h/R增大至10～12时,位移幅值变化恢复至半空间的情况,表明圆柱形孔洞的影响可被忽略。

近场散射与远场RCS的链条关系式

与远场RCS比较,近场散射问题更复杂、更普遍,且有重要意义。近场散射与远场RCS之间的关系是近场散射研究中的前沿课题之一。本文首先引用三天线概念,其次利用天线耦合公式及电磁场的互易定理导出简洁的链条关系式。最后利用线性系统理论中的基本概念对链条关系式作物理意义的解释。链条关系式在目标特性研究、远场和近场散射测量等方面有重要意义。

植被的微波散射与吸收特征

被动微波遥感中大尺度像元内植被种类多种多样并且分布不均匀,较低频率下像元尺度内的植被影响可以根据单个散射体的散射与衰减特性获得。本文讨论了任意朝向的各类植被散射体的计算问题。其中叶片和针叶的散射采用了一般化Rayle igh-Gans计算;杆的散射采用了无限长近似理论。关于各类散射体的衰减,本文比较了散射系数和吸收系数之和,与前向散射定理的结果,并对前向定理的适用性进行了讨论。

相对折射率趋近于1的颗粒Mie散射与反常衍射的分析比较

利用Mie散射与反常衍射理论的数值计算，对球形颗粒Mie散射和反常衍射作了大量详细的计算和分析比较，提出了相对折射率趋近于1的颗粒的反常衍射近似替代Mie散射的判据。

SH波对直角平面区域内圆形孔洞的散射与地震动

研究了以任意方向入射的平面SH波对直角平面区域内圆形孔洞的散射与地震动问题。首先,利用复变函数法、多极坐标移动技术及叠加原理,构造了一个可以预先满足直角平面区域自由表面上应力自由边界条件的圆孔对SH波散射的波函数;其次,利用镜像法,将直角平面区域内的波场镜像于半无限空间,并得到了满足边界条件的总波场;最后,作为对抗暴抗震问题的研究,通过算例考虑了圆孔的动应力集中和地表的动位移.结果表明,圆孔的动应力集中和地表的位移幅值取决于入射波频率、角度和圆孔的位置。

直角域非等腰三角形凸起对SH波的散射与地震动

采用复变函数及移动坐标方法给出了SH波对直角域非等腰三角形凸起散射问题的解析解答。首先,采用"分区"的思想,将求解模型划分为两个区域,区域Ⅰ为含有半圆形弧底的非等腰三角形凸起,区域Ⅱ为含有半圆形凹陷的直角域。求解本文问题的关键在于构造满足非等腰三角形两斜边应力为零的驻波解答和构造满足直角域边界应力为零的散射波解答。其次,根据"公共边界"上应力、位移连续性条件建立无穷代数方程组,并截断有限项求解。最后,给出了地表位移幅值的具体算例。结果表明:入射角度,入射波数以及直角域垂直边界都对地表位移幅值有影响。

开孔薄板弹性波散射与动应力集中

本文采用边界无法对开孔无限大薄板弹性波的散射与动应力集中问题进行理论分析和数值计算。基于动力学功的互等定理建立了薄板弯曲波动问题的边界积分方程，应用Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａ软件首次推导了各影响系数的计算公式．最后，给出了圆孔附近的动应力集中系数的数值结果。