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正方及三角晶格光子晶体微波反应腔的加热特性仿真研究

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正方及三角晶格光子晶体微波反应腔的加热特性仿真研究

作者：穆帅虎云南师范大学

学位级别：硕士

微波加热具有速度快、瞬时性好、易控等特性,被广泛应用于食品加工、工业生产、医学治疗等众多领域。然而,传统的微波反应腔存在加热效率低和加热均匀性差的问题,直接导致了相关产品的生产效率和质量普遍偏低,阻碍了微波加热这一绿色能... 详细信息

微波加热具有速度快、瞬时性好、易控等特性,被广泛应用于食品加工、工业生产、医学治疗等众多领域。然而,传统的微波反应腔存在加热效率低和加热均匀性差的问题,直接导致了相关产品的生产效率和质量普遍偏低,阻碍了微波加热这一绿色能源利用方式的推广。光子晶体在微波波段也具有能带特性,能对特定频率和模式的电磁波具有约束作用。把其引入常规微波反应腔中,可以完全或部分约束电磁波。如加上适当的调控,则能起到提升微波加热效率和均匀性的作用。本文在详细分析介绍光子晶体的电磁理论、能带理论、谐振腔理论和微波加热等理论的基础上,基于光子晶体特殊的能带电磁特性,把正方晶格和三角晶格光子晶体加载到传统圆柱和矩形微波反应腔中,设计并研究了圆柱形和椭圆柱形三氧化二铝陶瓷光子晶体单元对微波反应腔加热效率和加热均匀性的影响。主要研究工作如下:(1)依据Maxwell方程组出发,分析计算六种光子晶体结构在2.45 GHz附近的能带特性,获得了在常用微波加热频段(2.4 GHz-2.5 GHz)的通/禁带解。(2)根据所获得的光子晶体具体参数,设计了约束TM模式的正方晶格圆柱/椭圆柱光子晶体微波反应腔和三角晶格圆柱/椭圆柱光子晶体微波反应腔,研究了这些反应腔在五种加热模式(静态加热,动态缺陷点加热,多角度离散加热,转盘加热,验证加热)下的加热效率和均匀性。研究结果显示,无论是加热效率还是均匀性,都优于未加载光子晶体时的微波反应腔。(3)研究计算了TE模禁带和全模式禁带的光子晶体结构,在此基础上设计了约束TE模式的正方晶格条状光子晶体微波反应腔和约束全模式的三角晶格蜂窝状光子晶体微波反应腔,研究了两款微波反应腔的加热效率和均匀性。研究结果表明,引入合适结构的光子晶体到微波反应腔中,可以提高微波加热效率和加热均匀性,为新型光子晶体微波反应腔设计提供了方法和依据。

关键词：正方晶格三角晶格微波反应腔加热效率加热均匀性

点缺陷正方晶格声子晶体的大尺寸压电陶瓷复合换能器

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中国科学：物理学、力学、天文学 2021年第9期51卷 96-106页

作者：林基艳林书玉王升李耀陕西师范大学陕西省超声学重点实验室西安710119 榆林学院信息工程学院榆林719000 长庆油田分公司第二采气厂榆林719000

为了保证大尺寸夹心式压电陶瓷复合换能器的纵向工作效率,减少纵、横振动之间的强烈耦合,改善换能器前辐射端面的纵向位移分布均匀度,本文在大尺寸夹心式压电陶瓷复合换能器的前盖板上,加工了3行3列与换能器轴向平行的按正方晶格排列的... 详细信息

为了保证大尺寸夹心式压电陶瓷复合换能器的纵向工作效率,减少纵、横振动之间的强烈耦合,改善换能器前辐射端面的纵向位移分布均匀度,本文在大尺寸夹心式压电陶瓷复合换能器的前盖板上,加工了3行3列与换能器轴向平行的按正方晶格排列的二维空气圆柱孔,并通过改变3×3超元胞中心空气圆柱孔的半径来引入点缺陷,构造基于半径异常型点缺陷的二维正方晶格近周期声子晶体.该设计不仅可以利用晶体在径向的不完全带隙对大尺寸压电陶瓷复合换能器的横向振动进行抑制;还可以利用点缺陷的Anderson局域化特性,调控局域声场的强度和相位,进一步改善前盖板辐射面的位移分布均匀度;另外,本文分析了点缺陷空气圆柱孔的结构参数对换能器纵向共振频率以及纵向振动位移分布的影响规律.仿真结果表明,基于点缺陷声子晶体的大尺寸压电陶瓷复合换能器能够有效抑制换能器轴向的杂散模态、大幅优化辐射面纵向位移分布,改善大尺寸压电陶瓷复合换能器的性能.

关键词：近周期声子晶体带隙点缺陷正方晶格 Anderson局域化特性纵向位移分布均匀度

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正方晶格光子晶体第一带隙特性研究

激光杂志 2014年第9期35卷 17-18页

作者：韦德泉陈淑瑜枣庄学院光电工程学院山东枣庄277160 枣庄学院机电工程学院山东枣庄277160

由于光子晶体的禁带特性具有重要的应用,基于电磁波传输理论,应用MATLAB数值仿真二维正方晶格光子晶体TE模第一带隙特性,数值计算了介电常数变化、填充率变化对第一带隙宽度及形成带隙个数的影响,结果得到随着介电常数的增加第一带隙宽... 详细信息

由于光子晶体的禁带特性具有重要的应用,基于电磁波传输理论,应用MATLAB数值仿真二维正方晶格光子晶体TE模第一带隙特性,数值计算了介电常数变化、填充率变化对第一带隙宽度及形成带隙个数的影响,结果得到随着介电常数的增加第一带隙宽度增加,随着填充率的增加,第一带隙宽度逐渐减小。研究结论为光子晶体器件的制作提供参考。

关键词：正方晶格光子晶体第一带隙

Critical Behaviors and Finite-Size Scaling of Principal Fluctuation Modes in Complex Systems

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Communications in Theoretical Physics 2016年第9期65卷 355-362页

作者：李晓腾陈晓松 Institute of Theoretical Physics Key Laboratory of Theoretical Physics Chinese Academy of Sciences School of Physical Sciences University of Chinese Academy of Sciences

Complex systems consisting of N agents can be investigated from the aspect of principal fluctuation modes of agents. From the correlations between agents, an N × N correlation matrix C can be obtained. The principal fluctuation modes are defined by the eigenvectors of C. Near the critical point of a complex system, we anticipate that the principal fluctuation modes have the critical behaviors similar to that of the susceptibity. With the Ising model on a two-dimensional square lattice as an example, the critical behaviors of principal fluctuation modes have been studied. The eigenvalues of the first 9 principal fluctuation modes have been invesitigated. Our Monte Carlo data demonstrate that these eigenvalues of the system with size L and the reduced temperature t follow a finite-size scaling form λn(L, t) = Lγ/νf n(t L^(1/ν)), where γ is critical exponent of susceptibility and ν is the critical exponent of the correlation length. Using eigenvalues λ1, λ2 and λ6, we get the finite-size scaling form of the second moment correlation length ξ(L, t) = Lξ(tL^(1/ν)).It is shown that the second moment correlation length in the two-dimensional square lattice is anisotropic.

关键词：波动模式复杂系统临界行为有限尺寸标度模态正方晶格临界指数

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正方晶格中韧性位错(扭结)的传播

陇东学院学报 2019年第5期30卷 28-30页

作者：贾利平陇东学院电气工程学院

基于欠阻尼二维Frenkel-Kontorova模型,研究了韧性位错的传播问题。当α=1时,代表着一排原子插入在晶格中,得到位错的传播距离随着时间的增大先增大后开始趋于平稳。同时也得到温度与最大传播距离的关系:而当温度较低时,最大传播距离则... 详细信息

基于欠阻尼二维Frenkel-Kontorova模型,研究了韧性位错的传播问题。当α=1时,代表着一排原子插入在晶格中,得到位错的传播距离随着时间的增大先增大后开始趋于平稳。同时也得到温度与最大传播距离的关系:而当温度较低时,最大传播距离则会随温度的增加而增加;当温度较高时,最大传播距离随温度的增加而减少。

关键词：传播韧性位错正方晶格

Light propagation characteristics through the annular coupled-cavity waveguides based on the two-dimensional square-lattice photonic crystal

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Optoelectronics Letters 2011年第2期7卷 129-132页

作者：冯帅李予喜敖玲任承 School of Science Minzu University of China School of Optoelectronic Information Science and Technology Yantai University

The light propagation characteristics through the annular coupled-resonator cavity waveguides are systematically analyzed by the finite-difference time-domain (FDTD) method. It is found that this kind of waveguide has more minbands owing to the increasing of the cavity’s size, compared with the traditional line-typed coupled-resonator waveguide. The group velocity of light propagation can be reduced for a further degree when the adjacent annular cavities are interlaced in the perpendicular direction, and a group velocity about 0.00067c (c is the light speed in vacuum) can be obtained.

关键词：光子晶体波导光传输特性耦合腔环形腔正方晶格二维有限差分时域 FDTD

Application of Two-Dimensional Frenkel-Kontorova Model to Nanotribology

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Communications in Theoretical Physics 2010年第7期54卷 112-116页

作者：王苍龙段文山杨阳陈建敏 College of Physics and Electronic Engineering Northwest Normal University State Key Laboratory of Solid Lubrication Lanzhou Institute of Chemical PhysicsChinese Academy of Science

The dry friction force between two contacting surface layers is studied.The upper layer is arrangedon a two-dimensional square lattice and driven by an external driving force.The lower layer is approximated by atwo-dimensional periodic substrate potential.This model,usually called two-dimensional Frenkel-Kontorova model,isapplied to study the friction forces in this paper.The behaviors of different substrate potential strongly affect the staticfriction force.It is found that the system has strong anisotropic character.The possibility to obtain superlubricity issuggested.

关键词：纳米摩擦学二维应用模型静摩擦力动力驱动正方晶格各向异性

Spatial prisoner’s dilemma games with increasing size of the interaction neighborhood on regular lattices

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Chinese Science Bulletin 2012年第7期57卷 724-728页

作者： Wang Juan Xia ChengYi Wang YiLing Ding Shuai Sun JunQing Tianjin Univ Technol Tianjin Key Lab Control Theory & Complicated Ind Tianjin 300384 Peoples R China Tianjin Univ Technol Minist Educ Key Lab Comp Vis & Syst Tianjin 300384 Peoples R China Shanxi Normal Univ Sch Life Sci Linfen 041000 Peoples R China Hefei Univ Technol Inst Comp Network Syst Hefei 230009 Peoples R China

We studied the evolution of cooperation in the prisoner's dilemma game on a square lattice where the size of the interaction neighborhood is considered. Firstly, the effects of noise and the cost-to-benefit ratio on the maintenance of cooperation were investigated. The results indicate that the cooperation frequency depends on the noise and cost-to-benefit ratio: cooperation reaches a climax as noise increases, but it monotonously decreases and even vanishes with the ratio increasing. Furthermore, we investigated how the size of the interaction neighborhood affects the emergence of cooperation in detail. Our study demonstrates that cooperation is remarkably enhanced by an increase in the size of the interaction neighborhood. However, cooperation died out when the size of the interaction neighborhood became too large since the system was similar to the mean-field system. On this basis, a cluster-forming mechanism acting among cooperators was also explored, and it showed that the moderate range of the neighborhood size is beneficial for forming larger cooperative clusters. Finally, large-scale Monte Carlo simulations were carried out to visualize and interpret these phenomena explicitly.

关键词：囚徒困境正方晶格相互作用合作伙伴游戏空间蒙特卡罗模拟成本效益

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二维金属光子晶体的带结构研究

物理学报 2006年第7期55卷 3590-3596页

作者：路志刚宫玉彬魏彦玉王文祥电子科技大学物理电子学院成都610054

采用一种新的平面波展开法研究金属光子晶体的带结构,即在传统平面波展开法的基础上,将“原问题”拓展,引入一个“新问题”,通过求解“新问题”得到“原问题”的带结构,并论证了它们之间的关系.为了准确求解“新问题”,引入辅助函数,将... 详细信息

采用一种新的平面波展开法研究金属光子晶体的带结构,即在传统平面波展开法的基础上,将“原问题”拓展,引入一个“新问题”,通过求解“新问题”得到“原问题”的带结构,并论证了它们之间的关系.为了准确求解“新问题”,引入辅助函数,将其色散关系等价为一个积分微分本征方程,求解这个本征方程得到“新问题”的带结构,从而由此导出“原问题”的带结构.最后,以正方晶格二维金属光子晶体为例,进行数值计算,得到了满意的结果.

关键词：金属光子晶体平面波展开法带结构正方晶格