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守恒无伪解麦克斯韦方程间断元研究:(Ⅰ)一维和二维情况

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强激光与粒子束 2013年第11期25卷 2931-2938页

作者：齐红新张杰王向晖王建国华东师范大学物理系上海200241 西北核技术研究所西安710024

考察了电、磁场分量分别基于不同近似函数空间展开的一维和二维Maxwell方程间断元求解方法。结合中心数值通量和电、磁场分量近似函数空间的不同组合,构造了各种间断元算子。通过用这些算子在规则和不规则网格上编码分析一维和二维金属... 详细信息

考察了电、磁场分量分别基于不同近似函数空间展开的一维和二维Maxwell方程间断元求解方法。结合中心数值通量和电、磁场分量近似函数空间的不同组合,构造了各种间断元算子。通过用这些算子在规则和不规则网格上编码分析一维和二维金属腔的谐振模式,详细考察了算子的收敛和伪解支持性,并据此对基函数进行了优选。算子在时域和频域对谐振模式的计算结果彼此符合良好。优选的Maxwell方程间断元算子不仅同时具备能量守恒和免于伪解的特性,且无需引入辅助变量,为设计高品质Maxwell方程间断元算法和研发相关电磁场模拟软件提供了支撑。

关键词：伽辽金间断元麦克斯韦方程伪解基函数

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可控电磁暴露量的动物受照平台

仪器仪表学报 2014年第4期35卷 866-871页

作者：张杰王向晖齐红新陈树德乔登江华东师范大学物理系上海200241

设计了用于射频电磁场生物效应研究的活体辐照平台。该平台包括动物器官电磁暴露量控制和微波源2个子系统。器官电磁暴露量控制系统的主要功能是,根据实验要求合理控制辐照系统使被辐照对象体内重要器官的电磁暴露剂量达到实验设定值。... 详细信息

设计了用于射频电磁场生物效应研究的活体辐照平台。该平台包括动物器官电磁暴露量控制和微波源2个子系统。器官电磁暴露量控制系统的主要功能是,根据实验要求合理控制辐照系统使被辐照对象体内重要器官的电磁暴露剂量达到实验设定值。微波源提供功率稳定可调的辐照场。该辐照系统的主要特点是能够根据对象体内电磁暴露剂量的要求自动控制辐照场以满足实验要求,无须辐照后再作剂量分析。该辐照平台在辐照时即可知动物器官的电磁辐照剂量并可以提供电磁场均匀度较好的电磁辐照空间,将为电磁生物效应剂量学研究提供了可靠、方便的电磁辐照设备。

关键词：动物器官电磁暴露量活体动物电磁辐照系统

SC双波源脉冲微波相互垂直复合辐照对大鼠重要组织器官生物效应的影响

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辐射研究与辐射工艺学报 2023年第2期41卷 55-66页

作者：叶金怡张杰齐红新王向晖华东师范大学物理与电子科学学院上海磁共振重点实验室上海200241

本文研究了S和C波段双波源沿相互垂直方向同时辐照时,脉冲数对大鼠血液、脑、睾丸、心脏和肝脏组织的影响,并与相同电磁暴露水平条件下的单波源电磁暴露生物效应进行了比较。结果表明:当空间场强幅值为44.84kV/m,脉冲数为2、5、20和200... 详细信息

本文研究了S和C波段双波源沿相互垂直方向同时辐照时,脉冲数对大鼠血液、脑、睾丸、心脏和肝脏组织的影响,并与相同电磁暴露水平条件下的单波源电磁暴露生物效应进行了比较。结果表明:当空间场强幅值为44.84kV/m,脉冲数为2、5、20和200时,辐照组大鼠的血常规、血清睾酮、谷丙转氨酶(Alanine aminotransferase,ALT)和谷草转氨酶(Aspartate aminotransferase,AST)含量等指标与Control组及Sham组相比均未发生明显变化(p>0.05)。辐照组大鼠的脑、睾丸、心脏和肝脏组织形态正常,细胞核面积统计结果及睾丸组织的Johnson评分结果与Control及Sham组相比均无明显差异(p>0.05),没有发现明显的病理损伤。辐照组大鼠4个组织中的促凋亡蛋白Bax的含量均随脉冲数增加呈非线性增加趋势,具有脉冲微波辐照在非热效应下的场效应特征。当脉冲数大于2时,脑和睾丸组织出现了明显的凋亡响应(p?0.05),而心脏和肝脏组织在脉冲数达到20时才出现明显的凋亡响应(p?0.05),这主要是因为脑和睾丸的内场场强幅值(分别为11.3 kV/m和10 kV/m)高于心脏和肝脏组织的内场场强幅值(分别为5.73 kV/m和5.33 kV/m)。在电磁暴露水平基本相同的情况下,复合辐照与两波源单独辐照所产生的凋亡响应之间无显著性差异(p>0.05)。

关键词：双波源复合场电磁暴露生物效应比吸收能脉冲微波

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椭圆极化波对大鼠电磁暴露的数值模拟计算

辐射研究与辐射工艺学报 2020年第2期38卷 51-63页

作者：李孟达王向晖张杰齐红新华东师范大学物理与电子科学学院生物物理实验室上海200241

以椭圆极化波作为波源进行大鼠电磁暴露数值模拟,比较了多个入射方向上大鼠电磁暴露的全身平均比吸收率(WBASAR)。结果发现,椭圆极化波的WBASAR随椭偏率的改变而变化,同时受到入射方向和旋向的影响。将此结果与同方向上线极化波的辐照... 详细信息

以椭圆极化波作为波源进行大鼠电磁暴露数值模拟,比较了多个入射方向上大鼠电磁暴露的全身平均比吸收率(WBASAR)。结果发现,椭圆极化波的WBASAR随椭偏率的改变而变化,同时受到入射方向和旋向的影响。将此结果与同方向上线极化波的辐照结果比较发现:在入射功率相同的条件下,椭圆极化波和线极化波电磁暴露的WBASAR结果存在差异,且这种差异随着波源入射方向与大鼠体态的相对位置变化呈现出不同的特点。此外,波源的极化性质、辐照方式以及大鼠本身等因素,同样会使得大鼠重要组织的SAR分布规律产生较大的差异。因此,综合考虑线极化波与非线极化波的电磁暴露结果,可以对电磁暴露剂量进行更加全面的评估。本文的计算为动物电磁暴露剂量的评估提供了方法和数据上的补充。

关键词：电磁暴露椭圆极化波线极化波时域有限差分法比吸收率

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时域间断伽辽金-粒子模拟方法研究进展

电波科学学报 2024年第5期39卷 818-826页

作者：陈再高齐红新李炎培任泽平西北核技术研究所强脉冲辐射环境模拟与效应全国重点实验室西安710024 华东师范大学物理与电子科学学院上海市磁共振重点实验室上海200240 上海交通大学电子信息与电气工程学院上海200240

时域间断伽辽金-粒子模拟(discontinuous Galerkin time-domain particle-in-cell,DGTD-PIC)方法采用非结构网格能准确描述复杂结构,采用高阶基函数进一步提高了计算的精度,同时避免了求解大型逆矩阵,在等离子体和高功率电磁学相关数值... 详细信息

时域间断伽辽金-粒子模拟(discontinuous Galerkin time-domain particle-in-cell,DGTD-PIC)方法采用非结构网格能准确描述复杂结构,采用高阶基函数进一步提高了计算的精度,同时避免了求解大型逆矩阵,在等离子体和高功率电磁学相关数值模拟方面具有广泛的用途。近年来国内外报道了大量DGTD-PIC方面的研究工作,该方法在核心关键技术方面已取得了许多突破性进展。为促进DGTD-PIC方法的发展及应用,本文对该方法在修正势的DGTD电磁场计算方法、复频移完全匹配层边界、非结构网格中带电粒子定位与电荷和电流分配等关键技术方面所取得的研究成果进行了详细介绍。

关键词：等离子体模拟时域间断伽辽金(DGTD)方法有限元方法全电磁粒子模拟算法真空电子器件

弱极低频磁场对Actin骨架组装效率的频率窗口效应初探

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生物化学与生物物理进展 2015年第8期42卷 758-769页

作者：杜娟吴霞齐红新宋维涛王志丹饶凌月张三军陈树德夏若虹华东师范大学物理系生物物理实验室上海200241 华东师范大学物理系光学实验室上海200241 华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室上海200062

前期研究发现，50Hz弱磁场辐照能明显降低细胞的微丝含量和组装效率，对actin骨架形态也有明显影响．电磁生物学效应是否与辐照场频率相关，一直受到研究者的关注．单体球状肌动蛋白（G—actin）是带电结构，电磁场频率会影响其振荡频... 详细信息

前期研究发现，50Hz弱磁场辐照能明显降低细胞的微丝含量和组装效率，对actin骨架形态也有明显影响．电磁生物学效应是否与辐照场频率相关，一直受到研究者的关注．单体球状肌动蛋白（G—actin）是带电结构，电磁场频率会影响其振荡频率并对微丝聚合效率产生影响．本文从细胞骨架形态和蛋白质两层次，采用免疫荧光技术考察0．4mT，在35～140Hz范围内5个频率的极低频磁场（ELF-MF）对FL细胞中纤维状肌动蛋白（F-actin）含量的影响，并采用荧光共振能量转移技术（FRET）验证效应最明显的频率对离体G-actin组装效率的干扰程度．结果显示，相比假辐照组，细胞中F—actin含量在50Hz辐照组下降T（34．66±3．141％，110Hz次之，而另外3组（35、70和140Hz）无显著性差异．同时利用FRET方法验证，在50Hz磁场辐照下，离体环境中***组装成***的效率较假辐照组、35和70Hz组显著降低．经初步分析，G-actin在弱ELF—MF中受到以洛伦兹力和感生电场力的合力为主的相关电磁力干扰，致使组装效率下降，且由于工频磁场周期与微丝组装周期的特殊相干性，在50Hz频率附近可能存在一个外磁场干扰actin骨架组装的频率窗口．

关键词：工频磁场磁场频率 G-actin F—actin 洛伦兹力感生电场力

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电磁场2.5维时域间断有限元方法

强激光与粒子束 2021年第7期33卷 93-99页

作者：侯毅然王玉恒王向晖张杰齐红新华东师范大学物理与电子科学学院上海200241 华南理工大学广东省半导体照明与信息化工程技术研究中心广州510641

介质沿空间固定方向均匀分布的结构在电磁导波器件中有十分广泛的应用,对这类器件的分析通常被称为2.5D电磁问题。利用器件在固定方向介质分布均匀的特点,将电磁场量沿该方向进行空间傅里叶变换,可以把对三维问题的分析转化为两维问题求... 详细信息

介质沿空间固定方向均匀分布的结构在电磁导波器件中有十分广泛的应用,对这类器件的分析通常被称为2.5D电磁问题。利用器件在固定方向介质分布均匀的特点,将电磁场量沿该方向进行空间傅里叶变换,可以把对三维问题的分析转化为两维问题求解,从而极大地减小计算开销。针对传统基于差分的2.5D电磁场算法在弯曲形状逼近上有阶梯误差的缺陷,本文提出了基于三角形网格的2.5D时域间断有限元方法(DGTD),并用它模拟了电偶极子与光纤的耦合效率和光子晶体光纤的色散特性。与基于规则网格的2.5D差分方法进行对比。结果表明,文中建立的2.5D DGTD方法对弯曲形状的模拟更加逼真,计算内存占用最大减少10.4%,计算精度最大相差0.011%,计算时间缩短74.9%,计算效率提高。

关键词：时域间断有限元 2.5D FDTD 电磁场分析光纤

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两种电磁场谱间断元方法的比较

强激光与粒子束 2018年第2期30卷 47-51页

作者：章阳王向晖张杰王建国齐红新华东师范大学物理系生物物理研究所上海200241 西北核技术研究所西安710024

时域间断元方法是近年来电磁场计算领域的重要进展之一。将基函数的插值点和数值积分点重合的质量集中技术是降低该间断元方法质量矩阵存储开销和提高计算效率的重要手段。通过谐振腔、带通滤波器以及光子晶体内的电磁场等数值算例,在... 详细信息

时域间断元方法是近年来电磁场计算领域的重要进展之一。将基函数的插值点和数值积分点重合的质量集中技术是降低该间断元方法质量矩阵存储开销和提高计算效率的重要手段。通过谐振腔、带通滤波器以及光子晶体内的电磁场等数值算例,在四边形网格上比较了传统的质量集中算法和近来提出的Weight-Adjust算法之间的差异。计算结果表明,尽管两种方法的存储量一样,但Weight-Adjust算法具有更高的精度。

关键词：间断伽辽金算法 Maxwell方程质量集中谱方法

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微波防护服开口对防护性能影响的计算

强激光与粒子束 2017年第4期29卷 34-40页

作者：孙丽芳王向晖齐红新陈树德张杰华东师范大学物理系生物物理研究所上海200241

在中国人体解剖学模型基础上建立了着装状态连体衣防护服模型,并用时域有限差分法详细考察了0.3~3GHz微波辐射环境中良导体防护服对人体的防护特点,重点分析了良导体防护服上孔缝电磁泄露的基本规律及其对防护服防护效能的影响。主要得... 详细信息

在中国人体解剖学模型基础上建立了着装状态连体衣防护服模型,并用时域有限差分法详细考察了0.3~3GHz微波辐射环境中良导体防护服对人体的防护特点,重点分析了良导体防护服上孔缝电磁泄露的基本规律及其对防护服防护效能的影响。主要得到了以下规律:良导体防护服上孔缝电磁泄露的主要原因为孔缝切断辐射场在防护服上产生的感应电流,当电磁波的电场极化方向与缝隙垂直时,电磁能量更容易发生泄漏;在0.3~3GHz范围内,防护服的防护效能随着频率的提高而增强;计算结果显示带有孔缝的良导体防护服屏蔽效能难以达到30dB,对防护效能要求较严格的防护服缝隙需要特殊处理。计算数据以及规律分析为防护服的设计提供了理论支持。

关键词：微波防护服解剖学人体模型比吸收率防护效能