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多层介质空间电荷测试系统的等效表征模型与信号畸变特性

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电工电能新技术 2023年第7期42卷 1-9页

作者：史昀祯程思闳任瀚文高浩予綦天润李庆民新能源电力系统全国重点实验室(华北电力大学) 北京102206

以高频电力变压器等为代表的新型电力系统装备面临大容量化、紧凑型发展需求,但装备多层复合绝缘材料中的电荷积聚问题严重影响其安全稳定运行,基于电声脉冲法测试空间电荷分布有利于分析其时空演化特性,但测试系统中的复杂声波透射与... 详细信息

以高频电力变压器等为代表的新型电力系统装备面临大容量化、紧凑型发展需求,但装备多层复合绝缘材料中的电荷积聚问题严重影响其安全稳定运行,基于电声脉冲法测试空间电荷分布有利于分析其时空演化特性,但测试系统中的复杂声波透射与反射过程直接影响多层介质的电荷结果分析。本文基于电声脉冲测试信号传递和基本传输线系统中信号传播的相似性,提出了电声脉冲系统的等效表征原理,并结合与实验测量波形的一致性模拟结果验证了模型的可靠性。进一步,基于所构建传输线模型,开展了多层绝缘介质下的电荷仿真模拟,研究表明介质及吸声材料厚度是影响多层介质电荷测量结果的关键因素。基于此,提出了适用于多层介质的电声脉冲法测量遴选标准,所提出方法可有效减少声波反射对测量结果的影响。同时,针对声阻抗匹配程度对测量结果的影响作用机制开展研究,模拟结果表明:当半导电电极与试样声阻抗不相等时,将改变界面处的声波产生系数,进而影响上电极界面侧的被测信号幅值;而当传感器与背衬吸声部分的声阻抗不相等时,则会导致所测结果中所有界面处电压波形发生畸变,出现波形展宽和拖尾的情况。本文相关工作可为多层介质电声脉冲测量实验设计与波形恢复提供相关指导。

关键词：电声脉冲法等效传输线多层介质阻抗匹配反射声波

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多层介质复合防护结构侵彻性能的数值分析

哈尔滨工程大学学报 2019年第12期40卷 2005-2009,2049页

作者：刘阳陆军工程大学爆炸冲击防灾减灾国家重点实验室

针对现有多层介质复合防护结构侵彻性能数值分析方法存在的数值分析准确率较低的问题,本文提出一种基于拓扑优化模型的多层介质复合防护结构侵彻性能的数值分析方法。利用均匀化方法将多层介质复合防护结构的刚度作为目标、体积作为优... 详细信息

针对现有多层介质复合防护结构侵彻性能数值分析方法存在的数值分析准确率较低的问题,本文提出一种基于拓扑优化模型的多层介质复合防护结构侵彻性能的数值分析方法。利用均匀化方法将多层介质复合防护结构的刚度作为目标、体积作为优化约束条件,进行微结构分析,等效描述宏观结构物理特性的变化,推导出考虑惯性载荷的准则法公式,修正迭代算子中涉及惯性载荷灵敏度的计算值,得到优化后的数值分析模型。将子弹和多层介质复合防护结构靶板作为实验材料,利用有限元软件对子弹侵彻靶板防护结构进行数值模拟,将着靶速度、子弹射靶角度、子弹头部几何形状、侵彻速度、侵彻时间、侵彻深度作为实验参数,根据这些实验参数分析侵彻速度和子弹头部几何形状对侵彻深度和侵彻时间的影响。实验结果表明:采用修正后的迭代算子能够准确测量出多层介质复合防护结构的侵彻性能,多层介质复合防护结构侵彻性能数值分析结果与实际结果一致,所得结果对防护工程设计有着极大的参考价值。

关键词：多层介质防护结构侵彻性能惯性载荷迭代算子数值模拟

多层介质水平潜流人工湿地对微塑料的去除研究

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环境污染与防治 2023年第2期45卷 199-205页

作者：姚亮张峰贲睿崔建国太原理工大学环境科学与工程学院山西太原030024

以具有相同结构的两个多层介质水平潜流人工湿地为研究对象,考察了湿地单元进水、出水和植物根系附近的微塑料丰度、物理尺寸变化特征,并分析了湿地内部植物根系、湿地生物系统、悬浮物等去除微塑料的机理。结果表明,近年来在河道水质... 详细信息

以具有相同结构的两个多层介质水平潜流人工湿地为研究对象,考察了湿地单元进水、出水和植物根系附近的微塑料丰度、物理尺寸变化特征,并分析了湿地内部植物根系、湿地生物系统、悬浮物等去除微塑料的机理。结果表明,近年来在河道水质提升工程中常使用的较大粒径多层介质人工湿地能够有效降低天然河流水体中的微塑料丰度。在连续7 d的监测中,两个湿地单元对微塑料的平均去除率分别为26.91%和27.00%,最高分别达到了44.83%和44.59%。湿地单元对400~<800μm的微塑料去除率在20%~50%,而对800~<1200μm和≥1200μm的较大尺寸微塑料去除率可达到50%以上。湿地单元前部的植物根系对微塑料具有更明显的截留作用,且对≥800μm的较大尺寸微塑料截留效率更佳。人工湿地去除微塑料的效率可能与微塑料形状、湿地植物、水流速度、内部填料粒径及生物膜生长状况等多种因素有关。

关键词：多层介质水平潜流人工湿地微塑料去除截留

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多层介质阻抗匹配对隔爆效果的影响

振动与冲击 2014年第17期33卷 105-110页

作者：陈闯王晓鸣李文彬贾方秀殷婷婷南京理工大学智能弹药技术国防重点学科实验室南京210094

为了有效提升隔爆结构衰减爆炸冲击波的性能,将45#钢、铝和有机玻璃进行不同组合,设计了顺序波阻抗梯度、逆序波阻抗梯度以及硬软硬三种多层隔爆结构。利用锰铜压阻传感器测压实验和数值计算对多层介质阻抗匹配特性对隔爆效果的影响进... 详细信息

为了有效提升隔爆结构衰减爆炸冲击波的性能,将45#钢、铝和有机玻璃进行不同组合,设计了顺序波阻抗梯度、逆序波阻抗梯度以及硬软硬三种多层隔爆结构。利用锰铜压阻传感器测压实验和数值计算对多层介质阻抗匹配特性对隔爆效果的影响进行了研究,获得了多层介质的不同组合引起的冲击波在传播过程中各层介质压力,理论分析、数值计算与实验结果吻合较好,并分析了第三层介质能量与冲量的变化规律。从不同方面得到的结果表明:逆序波阻抗梯度的输出冲击波压力最小,其第三层的能量与冲量最小,隔爆效果最佳。

关键词：隔爆多层介质阻抗匹配冲击波

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多层介质传热正问题和反问题的数值方法研究

多层介质传热正问题和反问题的数值方法研究

作者：陈青波太原理工大学

学位级别：硕士

传热现象无时无处不在,对其进行研究能极大地提高能源的利用效率,减少废物排放,限制生产对环境的破坏。近年来,随着多层介质在不同领域的广泛应用,多层介质传热问题引起了人们的广泛关注。考虑到在实际工程中,多层介质传热问题往往很难... 详细信息

传热现象无时无处不在,对其进行研究能极大地提高能源的利用效率,减少废物排放,限制生产对环境的破坏。近年来,随着多层介质在不同领域的广泛应用,多层介质传热问题引起了人们的广泛关注。考虑到在实际工程中,多层介质传热问题往往很难找到解析解,所以如何构建高效、高精度的数值分析方法成为研究的热点。因此,本文重点研究了多层介质中传热正问题的数值解法及反参数和反边界问题的深度学习算法。针对传热正问题,有限元（Finite Element Methods,FEM）作为一个高效、高精度的方法,已经被广泛应用到工程以及生物传热问题中。因此,本文首先构建了求解多层介质传热问题的FEM公式,并通过求解乳腺和马兰黄土块实例来验证模型的收敛性和精度。接下来,本文针对FEM存在精度不高、刚度矩阵偏硬的问题,基于光滑有限元（Smoothed Finite Element Methods,S-FEM）构建了多层介质的生物传热模型,实现了基于边的光滑有限元（Edge-based Smoothed Finite Element Method,ES-FEM）多层介质生物传热模型,通过计算乳腺温度场讨论了该模型的精度和其他的数值特性。针对传热反问题,不适定性导致数值方法不稳定,对噪声数据极其敏感。鉴于深度学习算法具有较强的抗干扰能力和泛化能力,本文构建了求解多层介质传热问题的反参数网络和反边界网络,进行传热问题的多物性参数反演及边界位置的重构。为了保证神经网络的准确度,同时降低数据采集的成本,本文建立对应的正问题FEM模型,通过数值算法来采集样本数据集。在此基础上,对于传热反参数问题,本文构建了由内部温度反求热物性参数的网络Parm-Net,并对网络的超参数的选取进行了讨论。数值实例表明,Parm-Net反演得到的多参数误差均低于噪音水平,具有很好的稳定性。对于反边界问题,本文构建了由乳腺边界温度反求肿瘤边界的网络Tumor-Net。通过数值实例发现,Tumor-Net能高精度地重构肿瘤边界。

关键词：传热多层介质有限元光滑有限元神经网络

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多层介质薄膜的陡边设计与研究

深圳大学学报（理工版） 2018年第5期35卷 505-510页

作者：章瑛郑吉林齐红基阮双琛王胭脂赵娇玲深圳大学光电工程学院广东深圳518060 中国科学院上海光学精密机械研究所上海201800

为达到空间滤波的目的,元件必须具有对角度高反和高透的特性,因为滤波是通过反射元件边缘的高反和高透快速切换来实现的.多层介质膜的反射带边缘具有高反和高透的特性并且具有角度的敏感性,所以多层介质膜反射元件成为组合滤波器件中最... 详细信息

为达到空间滤波的目的,元件必须具有对角度高反和高透的特性,因为滤波是通过反射元件边缘的高反和高透快速切换来实现的.多层介质膜的反射带边缘具有高反和高透的特性并且具有角度的敏感性,所以多层介质膜反射元件成为组合滤波器件中最有潜力的元件之一.本研究针对多层介质薄膜反射元件的陡边进行设计,提出利用多层介质薄膜反射元件实现滤波的设想,给出角度分辨率和波长分辨率的目标,比较多层介质膜高级次新型反射薄膜、F-P带通滤光片和长波通新型反射薄膜的陡边设计与研究.考虑到元件的抗损伤能力,对归一化电场强度进行计算,得出了高级次新型反射膜和长波通新型反射膜的最佳设计结果.该研究为下一步介质膜组合滤波器的设计和制备奠定了基础.

关键词：光学工程强激光材料多层介质薄膜空间滤波陡边分辨率

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多层介质频率选择表面的等效电路分析方法

电讯技术 2017年第8期57卷 869-874页

作者：王义富陈毅乔中国西南电子技术研究所成都610036

基于数值仿真计算和微波网络理论,提出了一种多层介质中频率选择表面(FSS)等效电路的分析方法。该方法物理过程直观,计算量小,适用于二维任意形状FSS等效电路的精确求解。以方形贴片型FSS为例验证了等效电路模型的准确性,并分析了多层... 详细信息

基于数值仿真计算和微波网络理论,提出了一种多层介质中频率选择表面(FSS)等效电路的分析方法。该方法物理过程直观,计算量小,适用于二维任意形状FSS等效电路的精确求解。以方形贴片型FSS为例验证了等效电路模型的准确性,并分析了多层介质对其等效电路参数的影响规律。最后,基于滤波器理论与FSS等效电路模型设计了双层带通型FSS,计算结果表明全波仿真结果与理论计算结果基本一致,为多层FSS的综合设计提供了一种精确设计方法。

关键词：频率选择表面多层介质等效电路数值仿真

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多层介质型太赫兹菲涅尔天线研究

半导体光电 2015年第3期36卷 439-442,477页

作者：潘武邓珊程彩玲周亚婷重庆邮电大学光电工程学院重庆400065

基于菲涅尔波带片透镜的设计原理,设计了三款多层介质结构的菲涅尔波带片天线。该天线采用高增益的波纹喇叭天线提供馈电,工作频段为太赫兹通信第一大气窗口320~380GHz,回波损耗低于-15dB,增益大于25dBi。研究了菲涅尔波带片天线的周期... 详细信息

基于菲涅尔波带片透镜的设计原理,设计了三款多层介质结构的菲涅尔波带片天线。该天线采用高增益的波纹喇叭天线提供馈电,工作频段为太赫兹通信第一大气窗口320~380GHz,回波损耗低于-15dB,增益大于25dBi。研究了菲涅尔波带片天线的周期数和子区数对天线性能的影响,结果表明随着周期和子区数的增加,增益也会不断的提高,而当波带片直径和喇叭口径面积相比拟时,电磁波损耗较大,并且谐振频率在太赫兹大气窗口内右移。

关键词：太赫兹菲涅尔波带片波纹喇叭天线多层介质

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一维波在水下多层介质中传播的时域解析解

振动与冲击 2014年第13期33卷 6-12页

作者：金泽宇殷彩玉谌勇黄修长华宏星上海交通大学振动、冲击、噪声研究所上海200240 上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240

为研究水中压力波在覆盖层-钢板等介质中多次反射透射后对输入压力波的影响,采用波动理论建立一维多层介质声学模型,提出一种计算湿表面(水与覆盖层的交界面)压力的时域解析方法。该方法可以考虑波在多层介质中发生多次反射和透射的复... 详细信息

为研究水中压力波在覆盖层-钢板等介质中多次反射透射后对输入压力波的影响,采用波动理论建立一维多层介质声学模型,提出一种计算湿表面(水与覆盖层的交界面)压力的时域解析方法。该方法可以考虑波在多层介质中发生多次反射和透射的复杂情况,并得到时域解析解。针对输入为指数衰减波的情况,该方法的结果通过与有限元结果进行对比,验证了结果的正确性,将该方法的结果与只计及一、两次反射透射影响的近似结果进行对比,结果表明,对于刚性边界条件,该结果与近似结果相比吻合较好;对于气背边界和水背边界,与近似结果相比误差较大。为研究覆盖层参数的影响,对指数衰减波进行无量纲化和参数分析,分析结果表明,随着覆盖层特性阻抗的减小,压力波峰值先减小后增大再减小;随着覆盖层厚度的增大,压力波峰值逐渐减小;入射压力波衰减速度快,压力波峰值减小。该方法对于q(q≥3)层介质中波的多次反射透射分析依然适用。

关键词：多层介质一维波传播时域瞬态解析解