一维准周期类结构复合材料的透射性质

本文构造了一维声子晶体的3种准周期类结构,并比较和分析这3类具有代表性的准周期结构声子晶体在透射性质方面的异同点。计算结果表明:弹性波在这些材料中传播时,3种结构类型的声子晶体都有带隙产生,并且都存在共振模;其中共振模最为丰富的是广义斐波那契结构的声子晶体;随着介质层数的变化,共振模的透射率表现最为稳定的是斐波那契结构声子晶体。通过比较研究这3类声子晶体结构的透射性质,有利于全面理解此类复合结构材料中波的传播特性。

基于位移约束的类周期性连续体结构拓扑优化设计

提出了一种基于位移约束的类周期性连续体结构拓扑优化设计的方法。为了获得类周期性结构的最优拓扑,将优化的结构区域划分成若干个子区域;为了解决目标函数振荡问题,在每一迭代步形成并引入变位移约束限,以单元相对密度指数幂的倒数作为设计变量,建立了位移约束的显式近似式,并形成了以结构质量作为目标函数、以位移作为约束条件的类周期性结构拓扑优化近似模型;本文通过改进对偶求解方法,建立了拉格朗日乘子迭代求解公式;引入虚拟子域设计变量,建立了类周期性结构各子区域单元设计变量之间的联系,满足了指定的类周期性约束条件,并推导出了设计变量迭代公式;最后给出了梁结构拓扑设计和双坡梯形屋钢屋架设计的算例。结果表明:随着周期数的增加,子结构尺寸对最优拓扑的影响减弱;优化迭代过程中没有目标函数振荡现象。以上结果验证了本文方法的可行性和有效性。

轴对称渐变型类周期慢波结构的色散特性

运用场匹配法和傅里叶级数理论,提出一种原则上可数值求解任意轴对称渐变型类周期慢波结构色散特性的方法。采用该方法编制了计算渐变型波纹波导和渐变型盘荷波导色散曲线的Matlab程序,详细分析并讨论了这两类典型渐变型类周期慢波结构的色散特性。数值计算结果与多维全电磁模拟软件模拟结果的数据吻合度较高,验证了该数值算法的可靠性。另外,该方法具有较强的普适性和扩展性,也可退化到任意轴对称周期慢波结构色散特性的求解,为慢波结构的设计提供一种简单有效的途径。

大尺度类周期阵列结构快速电磁仿真方法

类周期结构具有独特的电磁波调控特性,在天线、雷达探测、目标隐身等领域具有重要研究价值,而针对大尺度类周期阵列的高效精确电磁仿真一直是电磁计算领域的重难点问题.本文从类周期阵列几何相似性出发,提出了一种具有函数复用机制的并行综合函数法(parallel synthetic basis functions method, p-SBFM),首次实现并验证了p-SBFM在多构型类周期阵列分析中的有效性.相比传统电磁数值算法, p-SBFM在大尺度类周期阵列分析中,能够在一定程度上克服精度、效率、内存消耗三方面指标难以兼顾的难题,为类周期结构的工程应用提供理论分析和仿真手段.

无序介质激光的方向效应

无序介质激光是由该介质的非周期—类结构与相匹配的泵浦光场相互作用时其整体多重散射的干涉效应产生的。因此其局域模不仅与无序介质被泵浦的功率、面积有关,而且与方向有关。本文以ZnO粉末激光为例,运用传输矩阵的方法计算模拟了其局域模谱的方向效应。

ZnO纳米粉末激光方向特性的研究

从ZnO纳米粉末激光实验现象出发,将激光泵浦下的ZnO纳米粉末介质相互作用系统作为一个整体,建立相应的物理模型,用传输矩阵法模拟了该激光不同方向本征模谱和发射谱,研究该模型所模拟的ZnO纳米粉末激光输出特性与实验数据的吻合性。

随机介质ZnO激光的一种整体效应模型

从实验现象出发建立了无序介质激光的一种整体散射效应物理模型,认为无序介质激光是无序介质中局域-非周期-类结构与相匹配的抽运光相互作用的结果.并以ZnO粉末激光参数为例进行数值模拟,结果与实验定性符合.