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非线性声波方程的几种解法对比

声学技术 2022年第1期41卷 50-56页

作者：张世功丁凯张克声苏向东贵州理工学院贵州贵阳550003 贵州省医工交叉工程研究中心贵州贵阳550003 近地面探测技术重点实验室江苏无锡214035

在医学诊疗领域及微、介观损伤的无损检测行业中,经常需要对介质的材料非线性系数进行表征,以得到局部区域更加精细的力学性能变化。文章在简述各向同性固体和理想流体介质中的非线性声波方程的基础上,证实了它们具有相同的形式,这表明... 详细信息

在医学诊疗领域及微、介观损伤的无损检测行业中,经常需要对介质的材料非线性系数进行表征,以得到局部区域更加精细的力学性能变化。文章在简述各向同性固体和理想流体介质中的非线性声波方程的基础上,证实了它们具有相同的形式,这表明它们的解也应具有相同的形式和性质。介绍了求解非线性声波方程的五种方法,包括有限差分、有限元、摄动法、伪线性解及传统解,并对这些解进行了比较分析,讨论它们的优劣和适用条件。通过与实验信号的对比发现,二次谐波解的几种理论解均能与实验结果取得较好的一致性,相关方法仿真的时域波形也能反映出非线性时域波形随传播距离的演化(为冲击波的)过程。最后,讨论了相关解的优劣和应用范围,高阶的摄动解也能为测量介质的非线性系数提供更宽泛的实验条件和更好的技术方法,几种解法的对比也提升了非线性声学方面的理论研究。

关键词：非线性声波二次谐波摄动法数值计算

一种基于SM9算法的能源互联网安全认证加密方案

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北京信息科技大学学报（自然科学版） 2022年第2期37卷 87-92页

作者：张世功吴秋新北京信息科技大学理学院北京100192

针对能源互联网内能源终端节点计算能力不强但认证安全需求高、认证体系复杂等问题,通过在能源终端内置一个可信计算平台模块,设计出一种基于国产SM9密码算法的安全认证加密方案,涵盖身份认证、数据加密认证和可信状态认证3种功能模式... 详细信息

针对能源互联网内能源终端节点计算能力不强但认证安全需求高、认证体系复杂等问题,通过在能源终端内置一个可信计算平台模块,设计出一种基于国产SM9密码算法的安全认证加密方案,涵盖身份认证、数据加密认证和可信状态认证3种功能模式。该方案直接使用用户标识和系统参数计算用户公钥,能源终端节点之间无需交换证书或公钥,具有易于使用、便于管理的优势,相较于传统安全认证加密方案更具有灵活性,适用于海量能源终端设备。通过理论分析和仿真结果表明,该方案具有较强的安全性,且批量签名验证实现了较低的计算开销。

关键词：能源互联网 SM9算法可信计算安全认证

基于迟滞应力应变关系的非线性声学检测理论与方法研究

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物理学报 2014年第19期63卷 163-169页

作者：张世功吴先梅张碧星中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室北京100190

本文将传统PM(Preisach-Mayergoyz)模型由一维介质拓展到二维介质,引入迟滞细观弹性单元概念,得到迟滞变化的应力应变关系.并采用一阶有限差分方程进行了声场计算和分析,发现空间声场中含有明显的高阶奇次谐波成分.对接收到的全波信号... 详细信息

本文将传统PM(Preisach-Mayergoyz)模型由一维介质拓展到二维介质,引入迟滞细观弹性单元概念,得到迟滞变化的应力应变关系.并采用一阶有限差分方程进行了声场计算和分析,发现空间声场中含有明显的高阶奇次谐波成分.对接收到的全波信号进行滤波、放大、时间反转后加载到接收换能器对应阵元上再进行发射,观察到高次谐波在微损伤区域实现聚焦.这为利用非线性高次谐波检测微损伤提供了可能的途径,也为疲劳损伤等缺陷的早期检测提供了理论和方法依据.

关键词：非线性声学高次谐波迟滞应力应变关系时间反转

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一维非线性声波传播特性

物理学报 2016年第10期65卷 130-137页

作者：张世功吴先梅张碧星安志武中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室北京100190 中国科学院声学研究所东海研究站上海200032

针对一维非线性声波的传播问题进行了有限元仿真和实验研究.首先推导了一维非线性声波方程的有限元形式,含有高阶矩阵的非线性项导致声波具有波形畸变、谐波滋生、基频信号能量向高次谐波传递等非线性特性.编制有限元程序对一维非线性... 详细信息

针对一维非线性声波的传播问题进行了有限元仿真和实验研究.首先推导了一维非线性声波方程的有限元形式,含有高阶矩阵的非线性项导致声波具有波形畸变、谐波滋生、基频信号能量向高次谐波传递等非线性特性.编制有限元程序对一维非线性声波进行了计算并对仿真得到的畸变非线性声波信号进行处理,分析其传播性质和物理意义.为验证有限元计算结果,开展了水中的非线性声波传播的实验研究,得到了不同输入信号幅度激励下和不同传播距离的畸变非线性声波信号.然后对基波和二次谐波的传播性质进行详细讨论,分析了二次谐波幅度与传播距离和输入信号幅度的变化关系及其意义,拟合出二次谐波幅度随传播距离变化的方程并阐述了拟合方程的物理意义.结果表明,数值仿真信号及其频谱均与实验结果有较好的一致性,证实计算方法和结果的正确性,并提出了具有一定物理意义的二次谐波随传播距离变化的简单数学关系.最后还对固体中的非线性声波传播性质进行了初步探讨.本研究工作可为流体介质中的非线性声传播问题提供理论和实验依据.

关键词：非线性声波二次谐波有限元

非线性声波方程二次谐波高阶近似解及实验验证

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声学学报 2021年第4期46卷 633-640页

作者：张世功张克声丁凯吴先梅贵州理工学院贵阳550003 近地面探测技术重点实验室无锡214035 贵州省医工交叉工程研究中心贵阳550003 中国科学院声学研究所北京100190

非线性声波方程的传统二次谐波二阶近似解不够精确,对测量材料的非线性系数造成较大误差.利用摄动法展开非线性声波方程得到一系列非齐次偏微分方程,根据低阶解的性质拟定高阶特解的形式,通过符号计算求出高次谐波特解,对所有二次谐波... 详细信息

非线性声波方程的传统二次谐波二阶近似解不够精确,对测量材料的非线性系数造成较大误差.利用摄动法展开非线性声波方程得到一系列非齐次偏微分方程,根据低阶解的性质拟定高阶特解的形式,通过符号计算求出高次谐波特解,对所有二次谐波成分求和最终获得二次谐波的高阶近似解。在水中开展非线性声学实验验证高阶近似解,结果表明:二次谐波相对幅度随传播距离和输入信号均呈现先增加后减小的趋势,高阶近似解即使在传播距离不太短和输入信号不太弱的宽泛条件下也能更好地吻合实验结果。得到的高阶近似解不仅弥补了现有二次谐波幅度理论公式的不足,进行非线性声学实验时还可扩展测量范围,充分利用实验数据也能提高非线性系数的测量精度。

关键词：二次谐波非线性声学声波方程符号计算偏微分方程二阶近似摄动法非线性系数

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基于温湿度指数的牛舍喷淋降温系统的控制

基于温湿度指数的牛舍喷淋降温系统的控制

作者：张世功福建农林大学

学位级别：硕士

针对目前南方夏季高温天气对畜牧饲养业,特别是奶牛产业的不利影响,本课题对适合应用于牛舍的喷淋降温系统的控制部分进行了研究。根据奶牛的生活习性,该控制系统以温湿度指数(THI)为主控参数,结合时间控制参数等,编制的定时控制喷淋降... 详细信息

针对目前南方夏季高温天气对畜牧饲养业,特别是奶牛产业的不利影响,本课题对适合应用于牛舍的喷淋降温系统的控制部分进行了研究。根据奶牛的生活习性,该控制系统以温湿度指数(THI)为主控参数,结合时间控制参数等,编制的定时控制喷淋降温模式,能使奶牛生活环境得到更为合理的控制,能更加有效的降低奶牛的热应激程度。该控制系统主要采用单片机技术来完成对喷淋降温设备的控制,其研究主要包括单片机控制单元和动力驱动单元的设计。单片机控制单元以AT89S52单片机为核心,通过设计的外围电路及编写的功能程序实现对动力驱动单元的控制;动力驱动单元通过线路的设计布置,实现喷淋模式中降温设备的交替运行功能,从而对喷淋降温设备进行直接控制。本文对该控制系统软硬件设计的主要内容进行了阐述,最后对系统的调试安装运行进行了分析。

关键词：奶牛热应激喷淋降温温湿度指数自动控制

通过声卡采集光电门数据研究大幅度阻尼单摆的振动

同方学位论文库评论

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大学物理实验 2022年第6期35卷 75-78页

作者：张世功肖志俊刘广群贵州理工学院理学院贵州贵阳550003

普通物理实验中常用的光电门仅能提供挡光次数和总时间,利用软件通过声卡对光电门数据进行采集可以得到每次挡光的时刻,这为研究大幅度阻尼单摆的振动规律提供了可能。对采样的电压数据进行一阶差分,出现的正、负尖脉冲分别对应原始信... 详细信息

普通物理实验中常用的光电门仅能提供挡光次数和总时间,利用软件通过声卡对光电门数据进行采集可以得到每次挡光的时刻,这为研究大幅度阻尼单摆的振动规律提供了可能。对采样的电压数据进行一阶差分,出现的正、负尖脉冲分别对应原始信号的上升沿和下降沿,为光电门开始和结束被挡光的时刻。计算的单摆周期随时间有明显的减小趋势,长时间大幅阻尼单摆实验结果得到的单摆周期变化规律与摄动法结果有较好的一致性。并根据光电门挡光时间估算了空气的阻尼系数,与相关文献中的结果相吻合,研究结果为利用普通光电门研究复杂的振动现象提供了可行性。

关键词：光电门单摆大幅度阻尼周期

Laser Generation of Surface Waves on Cylinder with a Slow Coating

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Chinese Physics Letters 2008年第12期25卷 4314-4317页

作者：张世功胡文祥 Institute of Acoustics Tongji University Shanghai 200092 College of Science Guizhou University Guiyang 550003

An analytical model of acoustic field excited by a pulsed-laser line source on a coated cylinder is presented. Surface wave dispersive behaviours for a cylinder with a slow coating are analysed and compared with that of a bare cylinder. Based on this analysis, the laser-generated transient response of the perturbed Rayleigh wave and the higher modes of steel cylinder with a zinc coating are calculated from the model using residue theory and FFT technique. The theoretical result from the superposed waveform of the perturbed Rayleigh wave and higher modes agree well with the waveform obtained in experiment. The results show that the model and numerical method provide a useful technique for quantitatively characterizing coating parameters of coated cylinder by the laser generated surface waves.

关键词： field emission molybdenum dioxide enhancement factor

维普期刊数据库评论

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维普期刊数据库

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合成流量法洪水预报方案有关问题的探讨

水文 1996年第2期15卷 33-37页

作者：吴成志张世功周玉华山东省临沂水文局

合成流量法洪水预报方案有关问题的探讨吴成志，张世功，周玉华（山东省临沂水文局）１流域概况临沂水文站是沂河下游控制站，于流上游有葛沟水文站，支流上游有姜庄湖水位站，两站以上及两站到临沂区间的流域面积见表１，河流水系概况... 详细信息

合成流量法洪水预报方案有关问题的探讨吴成志，张世功，周玉华（山东省临沂水文局）１流域概况临沂水文站是沂河下游控制站，于流上游有葛沟水文站，支流上游有姜庄湖水位站，两站以上及两站到临沂区间的流域面积见表１，河流水系概况见图１。表互临沂站以上备部分流域面...

关键词：洪水预报方案合成流量法问题探讨