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散斑场的随机波数及其参量非线性效应

物理学报 2024年第2期73卷 175-180页

作者：杨春林中国工程物理研究院激光聚变研究中心绵阳621900

散斑光场在非线性领域有特别的作用,它可用于抑制强光条件下的非线性过程.为了深入了解散斑的参量非线性作用机制,引入了具有波数失配的耦合波方程,讨论了方程的解,波数或位相匹配条件,波数不完全匹配时的增益阈值条件,以及完整解的待... 详细信息

散斑光场在非线性领域有特别的作用,它可用于抑制强光条件下的非线性过程.为了深入了解散斑的参量非线性作用机制,引入了具有波数失配的耦合波方程,讨论了方程的解,波数或位相匹配条件,波数不完全匹配时的增益阈值条件,以及完整解的待定系数.待定系数由边界场决定,如果边界的三个非线性波的复振幅都不为零,还存在边界位相匹配条件,满足该条件的待定系数最大.散斑光场的波数随机起伏,需要分段处理,这种波数随机起伏还会破坏边界位相匹配条件,从而抑制非线性增益.理论研究和数值计算的结果一致表明了散斑对受激布里渊散射参量过程的抑制作用.

关键词：散斑参量过程位相匹配

非定常自由面流动模拟的反扩散VOF算法研究

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船舶力学 2024年第5期28卷 663-675页

作者：李晓东吴乘胜王星王建春张亚英中国船舶科学研究中心江苏无锡214082 中船重工奥蓝托无锡软件技术有限公司江苏无锡214082

VOF(Volume of Fluid)方法由于其良好的守恒性和网格适应性,且具有计算资源需求相对较小等优点,成为船舶水动力学领域自由面流动CFD(Computational Fluid Dynamics)模拟的主流方法。但原始的VOF方法存在较为严重的界面扩散问题,导致模... 详细信息

VOF(Volume of Fluid)方法由于其良好的守恒性和网格适应性,且具有计算资源需求相对较小等优点,成为船舶水动力学领域自由面流动CFD(Computational Fluid Dynamics)模拟的主流方法。但原始的VOF方法存在较为严重的界面扩散问题,导致模拟的界面厚度过大、空间分辨率不够,进而影响流场相关变量的计算精度,这一问题在非定常自由面流动模拟中尤为明显。本文针对上述问题,通过在VOF控制方程中引入人工对流项以达到抑制界面扩散、压缩界面厚度的目的,并采用隐式离散人工对流项的方式提高计算稳定性,形成了反扩散VOF算法。经Zalesak和剪切场等经典算例在不同数量网格下的测试验证,表明反扩散VOF算法能够大幅压缩界面厚度,同时明显减小质量误差。随后的三维无障碍溃坝算例和破舱进水算例,进一步证明了反扩散VOF算法在实际非定常流动模拟中能够更好地捕捉自由面并提高计算精度。

关键词：自由面 VOF方法人工对流项反扩散

基于小波分析的地磁甚低频脉动指数及其在高磁纬度地区甚低频脉动共轭对比研究中的应用

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极地研究 2024年第1期36卷 37-51页

作者：徐中华 CRobert Clauer Michael DHartinger Hyomin Kim Daniel R Weimer 美国弗吉尼亚理工大学弗吉尼亚州黑堡24061 美国科罗拉多州博多尔市空间科学研究所科罗拉多州博多尔69122 美国新泽西理工学院日地研究中心新泽西州纽瓦克07102

地磁甚低频脉动是甚低频磁流体波在磁层中传播的地面表现,开发近实时空间天气产品来监测这些地磁脉动至关重要。本文基于小波分析提出一种地磁甚低频脉动指数,并将其应用于研究在南极洲及西格陵兰岛的磁共轭位置观测到的地磁甚低频脉动... 详细信息

地磁甚低频脉动是甚低频磁流体波在磁层中传播的地面表现,开发近实时空间天气产品来监测这些地磁脉动至关重要。本文基于小波分析提出一种地磁甚低频脉动指数,并将其应用于研究在南极洲及西格陵兰岛的磁共轭位置观测到的地磁甚低频脉动。研究结果表明,(1)该指数可有效识别Pc4—Pc5频率范围内的脉动事件(包括瞬态事件),并获得甚低频脉动在时域和频域的重要特征。(2)基于共轭位置地磁脉动的小波分析比较揭示了冬至日、夏至日条件下南北半球甚低频脉动的相似性和差异。本研究也表明,南北半球磁共轭位置观测到地磁脉动存在的差异受到行星际磁场条件、磁场拓扑、观测磁纬度和日照等条件影响,需要进一步研究案例中实际磁层和电离层配置以及驱动条件。

关键词：地磁扰动地磁甚低频脉动地磁共轭

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波浪中艏外飘砰击压力时空分布模型试验研究

中国造船 2024年第4期65卷 15-23页

作者：司海龙顾学康胡嘉骏田超赵南耿彦超中国船舶科学研究中心

基于模型试验对一艘超大型集装箱船首外飘区域的砰击压力时空分布开展了研究，根据砰击程度和船体与波浪的相互作用方式归纳了4种表现类型，研究了典型工况下艏外飘区域砰击压力的时空分布特征。在此基础上，基于冲量定理，建立了艏外... 详细信息

基于模型试验对一艘超大型集装箱船首外飘区域的砰击压力时空分布开展了研究，根据砰击程度和船体与波浪的相互作用方式归纳了4种表现类型，研究了典型工况下艏外飘区域砰击压力的时空分布特征。在此基础上，基于冲量定理，建立了艏外飘区域砰击压力的简化计算方法，并对规则波中砰击压力的试验结果进行了不确定度分析。分析表明，艏外飘区域承受的砰击压力在不同位置的峰值差别较大，最大的峰值发生在艏柱上部左右两侧附近，可达4.11kPa；砰击迁移速度在水平方向远大于在垂直方向，简化后艏外飘区域的整个砰击过程持续时间约0.15 s，各测点砰击压力上升持续时间均值约为0.01 s，下降持续时间均值约为0.05 s；不同置信水平条件下砰击压力的不确定度与均值之比约为6%～18%。

关键词：艏外飘砰击压力时空分布模型试验不确定度

一种基于区块链和动态代理模型的舰船数据应用方法

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中国造船 2024年第2期65卷 256-264页

作者：刘子祥程成洪华军赵峰中国船舶科学研究中心无锡214082

引入区块链技术以满足舰船设计研发工作对多方数据受控安全共享和应用的需求。根据数据管理和应用服务功能建立一套区块链底座,基于随机森林算法和动态样本法开发舰船阻力动态代理模型预报程序,实现程序与区块链底座的功能集成。以水面... 详细信息

引入区块链技术以满足舰船设计研发工作对多方数据受控安全共享和应用的需求。根据数据管理和应用服务功能建立一套区块链底座,基于随机森林算法和动态样本法开发舰船阻力动态代理模型预报程序,实现程序与区块链底座的功能集成。以水面舰船阻力数据为应用实例,模拟多方数据共享与应用场景。结果表明,论文方法能够实现设计功能,具备工程实用性。

关键词：区块链数据应用舰船阻力代理模型

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面向深度调峰的汽轮机超音速喷嘴设计

工程热物理学报 2024年第6期45卷 1656-1662页

作者：甘益明黄畅彭世亮陈思远王卫良暨南大学能源电力研究中心珠海519070

“双碳”愿景下可再生能源电力快速增长,其随机波动性迫使火电机组深度调峰以实现电力平衡。然而常规火电机组调节级渐缩式喷嘴难以高效利用临界压比以下的大压差对应的理想焓降,是机组在低负荷工况采用滑压运行致使机组能耗急剧攀升的... 详细信息

“双碳”愿景下可再生能源电力快速增长,其随机波动性迫使火电机组深度调峰以实现电力平衡。然而常规火电机组调节级渐缩式喷嘴难以高效利用临界压比以下的大压差对应的理想焓降,是机组在低负荷工况采用滑压运行致使机组能耗急剧攀升的内在原因之一。本文以320 MW汽轮机常规调节级喷嘴为研究对象,开展面向深度调峰需求(20%~40%低负荷区间)的高效超音速喷嘴设计研究,并通过CFD模拟分析超音速喷嘴的低负荷区热力性能。研究表明,相比于常规喷嘴,设计的超音速喷嘴满足20%~40%负荷区间效率净增1.08%~8.40%;但受超音速喷嘴斜切结构影响,超音速喷嘴I的最优运行压力与设计值偏离了0.7 MPa。本文的研究成果可为火电机组深度调峰深度节能技术研发提供理论支撑。

关键词：深度调峰火电机组调节级超音速喷嘴数值模拟

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激光诱导放电等离子体极紫外光源的研究

中国激光 2024年第7期51卷 172-179页

作者：王均武玄洪文王新兵 Vassily S.Zakharov 广东大湾区空天信息研究院广东广州510530 武汉国家光电研究中心湖北武汉430074 中国科学院大学北京100049 俄罗斯研究中心库尔恰托夫研究所俄罗斯莫斯科125047

极紫外光源在半导体制造中的掩模检测、显微成像以及光谱计量等环节中有着重要的应用。激光诱导放电等离子体是产生极紫外光源的重要技术手段之一,搭建了一套二氧化碳激光诱导放电产生锡等离子体的实验装置,对产生的极紫外光谱进行了收... 详细信息

极紫外光源在半导体制造中的掩模检测、显微成像以及光谱计量等环节中有着重要的应用。激光诱导放电等离子体是产生极紫外光源的重要技术手段之一,搭建了一套二氧化碳激光诱导放电产生锡等离子体的实验装置,对产生的极紫外光谱进行了收集探测,并结合辐射磁流体动力学模拟对极紫外的辐射特性进行了分析。实验对比了激光等离子体和放电等离子体的极紫外辐射特性的区别,发现放电电压对激光诱导放电等离子体极紫外光的带内辐射强度有着重要影响。模拟发现,当电压为15 kV时,极紫外辐射总能量达到65.0 mJ,转化效率达到0.23%,光谱纯度达到1.69%。

关键词：激光光学激光诱导放电等离子体极紫外光辐射磁流体动力学转化效率

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层冰作用下直立圆柱结构冰载荷研究

船舶力学 2024年第2期28卷 169-178页

作者：余朝歌田于逵刚旭皓孔帅季少鹏王迎晖中国船舶科学研究中心江苏无锡214082

层冰是冰区海工结构作业时遭遇的主要冰况之一,直立结构是海工结构的常见构型,因此,开展层冰作用下直立结构冰载荷研究对海工结构抗冰强化设计和安全评估具有重要意义。本文首先对层冰与直立结构作用过程进行概括分析。然后开展直立圆... 详细信息

层冰是冰区海工结构作业时遭遇的主要冰况之一,直立结构是海工结构的常见构型,因此,开展层冰作用下直立结构冰载荷研究对海工结构抗冰强化设计和安全评估具有重要意义。本文首先对层冰与直立结构作用过程进行概括分析。然后开展直立圆柱结构冰载荷的机理性试验,研究层冰的失效行为以及结构冰载荷的特征。最后基于黏聚单元模型和海冰软化本构开发层冰与结构作用模拟的数值仿真模型,对层冰的裂纹扩展和破碎过程进行模拟,同时利用试验数据对数值仿真模型的正确性进行验证。本研究工作可为结构冰载荷的数值和试验研究奠定重要基础,为冰区海工结构的设计建造提供技术参考。

关键词：层冰直立结构冰载荷模型试验黏聚单元模型

基于重叠网格的潜艇自航模操纵运动数值模拟研究

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船舶力学 2024年第4期28卷 485-500页

作者：陈默张楠陈纪军黄苗苗曾柯中国船舶科学研究中心江苏无锡214082

针对潜艇机动状态非定常运动数值模拟方法提升的实际需求,本文采用基于重叠网格的方法对潜艇六自由度耦合运动及各操纵面的独立运动直接数值建模,并利用滑移网格技术直接模拟艇后螺旋桨的转动,进行潜艇水下自航模的数值模拟方法研究。... 详细信息

针对潜艇机动状态非定常运动数值模拟方法提升的实际需求,本文采用基于重叠网格的方法对潜艇六自由度耦合运动及各操纵面的独立运动直接数值建模,并利用滑移网格技术直接模拟艇后螺旋桨的转动,进行潜艇水下自航模的数值模拟方法研究。通过开展潜艇自航模水下直航、水下回转、水平面Z形操舵、紧急倒车等典型工况的数值模拟,重点解决潜艇操纵状态下艇/桨/舵水动力耦合建模、自动舵的PD(proportional-derivative)数值控制实现等问题,建立基于重叠网格的潜艇自航模数值模拟技术途径。同时对潜艇操纵状态下艇体周围流动现象以及运动学与动力学参数时历变化过程进行分析,通过将典型运动参数数值模拟结果与水池物理模型试验结果进行对比,验证其工程预报实用性。研究结果可为潜艇操纵性和适航性预报与评估以及潜艇自航模模型试验技术完善提供技术支撑。

关键词：潜艇自航模重叠网格数值模拟