降水粒子空间取向对双线偏振雷达观测影响模拟研究

该文从降水粒子散射和衰减理论出发,采用数值模拟方法,分析了雷达波束通过均匀雨区时,双发双收偏振模式与单发单收偏振模式下,水平、垂直偏振波之间的耦合关系,比较了两种收发模式下,由于雨滴倾斜引起的水平反射率因子ZH及其误差ΔZH,差分反射率因子ZDR及其误差ΔZDR,差传播相移ΦDP、差传播相移率KDP及其在不同偏振模式下的差异ΔKDP随距离的变化情况。结果表明:因实际大气中雨滴倾斜角较小,雨滴倾斜引起的模式间ZH,ZDP的差别不大;而受雨滴倾斜影响,单发单收模式的KDP要大于双发双收模式。该文还提出了ZH,ZDR真值的两种定义方式,分别为考虑与未考虑雨滴倾斜对散射效果的影响。未考虑雨滴倾斜的真值代表了雨滴实际的微物理结构,剔除了传播效应的影响,更能精确反映雨滴的实际大小,在定量估测降水等雷达资料的应用中具有更好的代表性,因此以未考虑雨滴倾斜作为ZH,ZDR真值较为合理。

非线性及粒子空间效应对交流电渗流泵的影响

在交流电渗流(ACEO)泵的研究中,一般采用Debye-Huckel(D-H)线性近似法。但该方法只在电压很小时才成立,这和实际情况不符;此外,交流电渗流泵在大电压、高频率下的反向流现象也不能由D-H近似法给出正确的预测。当电压较大时,一般采用非线性的Poisson-Boltzmann(P-B)模型。但是,P-B模型也无法对交流电渗流泵在大电压、高频率下的反向流现象进行预测。在P-B模型中,溶液粒子被当作一个空间点,忽略了粒子间的相互作用以及粒子本身的空间体积效应。实际的粒子都有一定的空间体积,当电压较大、溶液浓度较高时,粒子的空间体积不应被忽略。由于粒子的空间体积,通过引入粒子空间效应对P-B模型进行修正后,给出了交流电渗流泵在较大电压下的数值模型,并对交流电渗流泵在较大电压下的高频率反向流现象进行了成功的预测。

地月空间粒子辐射环境及其对月表物质的影响研究进展

由于没有全球磁场和稠密大气保护,月球直接受宇宙线、太阳风和地球风粒子的轰击.了解月球空间粒子辐射的特性、粒子的来源和传输等过程,本身是亟待解决的空间科学基础问题,同时还可帮助更好地提供预报和预警,为保障探月和载人登月等活动的安全提供理论参考;此外,月球空间辐射环境中的粒子与月表作用产生的水等物质对载人登月和月球基地意义重大,且月表物质保存了空间环境较为完整的信息和演化历史,对研究地月系统及太阳系其他天体(乃至系外行星)的宜居性与演化,也具有重要的科学价值.本文在简要总结地月空间粒子辐射环境研究现状的基础上,重点分析了近月粒子辐射环境及其对月表物质所产生的影响,梳理了宇宙线、太阳能量粒子事件、太阳风、地球风以及月源粒子等不同辐射的来源和传输机制,这些粒子与月表作用产生水、赤铁矿、中性原子等物质的过程,以及相关过程对月球空间环境的影响、对地月系统演化的启示等关键科学问题,并提出了解决问题所面临的技术难点,最后对未来可能的重点研究内容进行了展望,可为后续月球探测任务(例如嫦娥四期和国际月球科研站等)相关领域科技规划提供一定的参考.

粒子空间分布与复合材料导热性能关系的模拟研究

深入研究了粒子空间分布对材料导热性能的影响,探索了有效导热通路形成的必要条件。为了解决任意体积分数、指定空间构型的代表体积元(RVE)建模难题,用空间分布势能函数来描述目标空间分布构型,设计了Monte Carlo可控空间分布算法,该算法能够有效生成包含团簇和网链结构的任意空间构型的RVE。模拟研究结果表明:相同体积分数下,网链构型较团簇构型更能有效地形成导热通路,具有更高的热导率;体积分数对有效导热通路能否形成有重要影响,仅当体积分数大于20%之后,才具备形成有效导热通路的条件;粒子间距只有小于一定水平时,导热通路才能有效形成,随着粒子间距的增加,热导率成指数衰减。一定量的体积分数和较有效的粒子分布是形成有效导热通路的两个必要条件,二者缺一不可。

FY2D卫星与GOES卫星空间粒子观测结果的对比分析

风云二号D星(FY2D)搭载的空间粒子探测器可以观测10～300MeV的质子和≥350keV与≥2MeV的电子.卫星在轨测试阶段,空间粒子探测器观测到了空间环境宁静期间地球同步轨道的电子昼夜周期变化的典型特征,并在卫星发射后的12月15日首次观测到了有代表性的2级太阳质子事件(SEP),观测到的较高能量质子比较低能量质子更快地恢复到平静时的状态.通过比较FY2D卫星与GOES卫星的探测结果,既显示了同步轨道区域不同位置高能电子通量扰动时间的一致性,也显示了高能电子通量具强烈的晨昏不对称性.通过对太阳质子事件和地磁平静时期该轨道空间高能粒子环境特征的分析和研究,并与GOES卫星同期的观测结果进行相关性分析,结果表明仪器确实具备了监测空间环境扰动和预警能力,探测结果可以用于研究地球同步轨道粒子空间分布、起源和传输等科学目的.

风云一号C星空间粒子成分探测器及SAA区粒子辐射实测分析

FY 1C星空间粒子成分探测器能够实现对质子能谱、电子积分通量及重离子成分的同时测量 .在第 2 3周太阳活动峰年期间 ,空间粒子成分探测器对 86 0km高度的南大西洋负磁异常区高能粒子辐射进行了长达 3年的连续探测 .本文根据实测结果 ,得出了南大西洋负磁异常区粒子辐射特征 。

基于稳态运行模式影响NBI真空空间粒子分布特性的研究

EAST-NBI真空空间粒子分布状态是影响中性束再电离损失的重要因素,是研究EAST-NBI系统的结构设计和提高加热效率的重要课题。根据EAST-NBI的工作原理、结构特点以及系统的气源特性,利用Monte-Carlo方法建立模型,运用Matlab软件对EAST-NBI稳态运行模式下真空空间内任意时刻的粒子分布进行编程模拟计算。研究结果表明气源的种类、气体量大小和气体粒子的发射方向是影响EAST-NBI真空空间粒子分布的主要因素,为减小再电离损失、提高加热效率和EAST-NBI的研制提供理论依据。

空间粒子探测器前置放大器的分析设计

本文主要介绍了一种用于空间粒子探测器的电荷灵敏前置放大器,对影响探测器性能指标的部分放大器重要参数(如电荷灵敏度、时间常数以及噪声特性)进行分析讨论,并提出相关的设计考虑。最后还设计了具体电路进行测试验证,为提高探测器性能和实际应用提供参考。

新型空间粒子探测器高压电源设计

为满足空间粒子探测器的正常供电需要,基于现有空间粒子探测器高压电源,设计了一种新型的空间粒子探测器高压电源。该新型高压电源结合了线性电源和开关电源的优点,将振荡电路和变压器电路两个功能上相互独立的电路有机结合设计,通过实验求得系统的最佳工作点。实验测试表明:当系统工作点为3.0V时,输出电压为-160V,功耗为60m W,电压稳定度为99.99%,长时间稳定度优于99.75%,输出电压纹波小于37m V。该电源性能可靠稳定,可满足空间辐射测量要求。

空间耦合粒子群优化算法及峰谷电价下IES-CCHP区域联合调度

综合能源系统中电力、天然气和热力系统之间的交互影响具有一定的相关性。考虑能源间转换关系以及系统对分时电价的响应,以最小化购售电计划交易成本、燃料成本和排放污染气体所产生的环境成本为目标,建立峰谷电价下冷热电联供(CCHP)系统区域联合环保经济调度模型。为解决粒子群优化算法求解模型时存在的优化效率低、易陷入局部最优、计算结果随机性强等问题,提出一种空间耦合粒子群优化算法。在粒子寻优多维参数空间上,通过引入耦合协调数学模型将各维参数有效耦合,从而使所有参数从总体上同时趋向最优解。仿真结果表明,相比经典粒子群优化算法和改进粒子群优化算法,空间耦合粒子群优化算法有较强的全局搜索能力和更可靠的优化计算结果;所提CCHP系统的联合调度模型能有效促进能源的高效利用、电力的经济调度和节能减排。

基于电荷泵的空间粒子探测器偏压电源设计

针对某些特殊应用场合,以电荷泵升压电路为基础设计出一种没有变压器的-40V输出的空间粒子探测器偏压电源。该电源采用振荡电路将12V直流电压转化为方波电压;采用电荷泵升压电路将方波电压升高为需要的电压值;采用三极管组成输入电压控制电路,根据取自输出电压端的取样电压的大小来反向调整输入电压,以达到最终输出电压的稳定。对应用该方法制成的偏压电源进行测试,测试结果表明其综合性能够满足测量要求。

一种用于空间粒子成像谱仪的计数器阵列

为满足目前磁层物理研究的需要,先进的粒子探测器需获得粒子能谱的三维分布。设计一种可用于多方向空间带电粒子的能谱测量的计数器阵列。该计数器阵列用1个4K×8位的双口RAM实现了拥有2048个通道的16位计数器阵列。目前,已完成原型设计,并利用精密脉冲信号源和放射源进行了性能测试。测试结果表明,该计数器阵列性能良好,具有尺寸小、功耗低、灵活性高等特点。

GEANT程序在空间粒子探测器优化设计中的应用

在众多的蒙特卡罗模拟程序中,介绍了其中的一种程序--GEANT程序.首先对蒙特卡罗方法 的产生和基本思想作了解释,对GEANT程序的主要模块和基本结构以及粒子在程序中的传输过程作了描 述.在程序中,GEANT程序应用了先进的ZEBRA存储管理器,使各个模块之间的联系更为方便.在空间 粒子探测中,利用GEANT程序,可以计算空间粒子在探测器中的能量损失,在不同材料中的射程以及产生 的次级粒子的数量,最后利用GEANT程序可以模拟出各种粒子在不同材料中的LET值,本文还进一步表 明了蒙特卡罗方法对空间粒子探测的重要意义.

连续空间二元粒子群算法理论研究综述

连续空间的二元粒子群算法通过搜索空间与解空间相分离,在离散域及连续域优化问题中均得到较好的应用,但标准二元粒子群算法离散化机理存在的缺陷以及"探索"和"利用"的冲突均限制了二元粒子群算法更好的发展。从离散化机理的改进、算法的融合、协同控制以及算法的描述工具等方面入手,讨论了近年来对二元粒子群算法的若干改进及应用;最后评述了二元粒子群算法未来的研究方向和主要研究内容。

空间带电粒子谱仪性能测试及能量刻度

采用金硅面垒探测器及CsI(Tl)探测器设计制作了一套△E-E型探测空间粒子的望远镜系统,利用α粒子、质子、氧离子、铁离子4种粒子对该望远镜系统和电子学系统进行性能测试和能量刻度。电子学的增益系统分为三挡,分别为1.0、1/3和1/12.75。实验结果表明:对于α粒子,采用1/3挡,在△E_1和△E_2探测器中每道能量分别是H_1=0.107 MeV和H_2=0.123 MeV。对质子能量的刻度,采用1挡,每道能量H值为0.016 7 MeV,这个H值几乎不随能量变化,在CsI探测器中,每道能量H为1.047 MeV。对氧离子的能量刻度采用1/12.75的挡别,刻度出每道能量是1.11 MeV。在探测器中,沉积能量高于50 MeV,电子学系统进入饱和状态。对铁离子的标定结果与氧离子的结果相同。

FY-1C卫星空间粒子成分监测器及其探测结果

简要介绍了FY 1C星空间粒子成分监测器的任务目标、工作原理、创新特色及在轨探测结果。空间粒子成分监测器用于卫星轨道空间的带电粒子辐射监测 ,为卫星的在轨安全和抗辐射加固设计服务。监测器在世界上首次实现用 1套传感器完成对高能电子、质子、α粒子至铁离子的全成分监测 ,使我国首次获得了 870km高太阳同步轨道全空间的各种重离子分布、质子能谱分布和电子通量分布 ,捕捉到大量的地磁暴和太阳质子事件 。

空间高能带电粒子辐射效应监测仪偏压电源的无变压器设计

采用稳压芯片AD584、振荡电路和倍压整流电路,设计一套无变压器式DC-DC变换电路。将单组+12V电源转换为Si-PIN探测器所需的-24V偏压电源。该电源具有体积小、功耗低、纹波小和稳定性好等特点。

空间自适应的快速粒子Level Set方法

Level set作为一种有效的界面追踪方法,已经被广泛地应用到单相流的自由表面追踪或多相流的交界面追踪.快速粒子level set方法(FPLS)是一种改进的level set方法,既具有较高的界面追踪精度,又有较高的计算效率.将其与自适应网格结合起来,提出了一种基于树型结构空间自适应的快速粒子level set方法(SA-FPLS).通过在交界面附近设置高分辨率网格带,且只在高分辨率网格带内求解level set方程,既进一步提高了交界面模拟精度,又可以节省计算机内存,同时保持较高计算效率.

空间粒子探测器中的偏转磁铁设计

空间粒子探测器中,电子的混入是影响探测器寿命和仪器精确度的重要因素。通过有限元分析和模拟计算,设计出仪器探头中的偏转磁铁,除去一定能量范围内的电子,并将理论计算值与实验数据作了比较,得到了比较理想的结果。

利用弯曲晶体实现空间带电粒子屏蔽方法及应用初探

文章针对传统辐射屏蔽方法质量利用率低的问题,提出利用弯曲晶体对空间带电粒子进行偏转屏蔽的新方法。该方法利用规则晶体内部连续性势垒对带电粒子的束缚作用,使得被束缚的带电粒子随着晶体弯曲而偏转。采用解析方法深入分析了弯曲晶体对带电粒子偏转机理的4个关键参数:临界角,临界半径,退沟道长度和偏转效率;并从偏转效率的角度对比了硅晶体和碳纳米管2种材料的屏蔽效能,结果显示碳纳米管更具备工程应用前景。建立了适合偏转空间各向同性入射带电粒子的屏蔽材料结构,初步分析了该结构偏转空间不同能量电子和质子所需的屏蔽厚度,结果表明:对电子而言,利用弯曲晶体的屏蔽方法优于传统的能量损失方法。