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用于高功率微波器件粒子模拟的三维柱坐标系共形网格生成技术

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强激光与粒子束 2024年第4期36卷 180-186页

作者：张磊翁明王玥蒋铭西安交通大学电子科学与工程学院电子物理与器件教育部重点实验室西安710049

基于面向对象的C++语言研制三维柱坐标共形网格生成程序,对束-场互作用器件作共形网格剖分,为粒子模拟算法提供积分线元、面元。通过定义三维柱坐标网格体系如网格步长、网格索引、守护网格层、包围盒等数据,使模型的空间信息能转换成... 详细信息

基于面向对象的C++语言研制三维柱坐标共形网格生成程序,对束-场互作用器件作共形网格剖分,为粒子模拟算法提供积分线元、面元。通过定义三维柱坐标网格体系如网格步长、网格索引、守护网格层、包围盒等数据,使模型的空间信息能转换成柱坐标网格信息。将轴上网格单元作特殊处理,使粒子模拟算法形式在轴上网格和在非轴上网格上保持一致。利用射线跟踪法得到属于模型子面、模型棱边的离散边界点,接着通过拓扑关系获得模型的顶点,保存上述三类离散边界点的拓扑信息和网格信息。将构建的基础网格元与边界点信息耦合,在离散网格体系中重构模型。用该共形网格剖分技术对相对论磁控管进行剖分,能够识别该磁控管的透明阴极、阳极和谐振腔等结构。

关键词：粒子模拟三维柱坐标网格剖分射线跟踪共形技术

体空位缺陷对氧化铝二次电子发射特性的影响分析

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物理学报 2024年第15期73卷 218-224页

作者：张建威牛莹闫润圻张荣奇曹猛李永东刘纯亮张嘉伟西安理工大学电气工程学院西安710048 西安交通大学电子科学与工程学院物理电子与器件教育部重点实验室西安710049

基于第一性原理和蒙特卡罗模拟方法,系统地研究了氧化铝晶体内部O空位缺陷和Al空位缺陷对二次电子发射特性的影响.密度泛函计算结果表明,空位缺陷会导致能带结构发生改变,其中Al空位缺陷的存在使得禁带宽度变窄,费米能级降低至价带内部... 详细信息

基于第一性原理和蒙特卡罗模拟方法,系统地研究了氧化铝晶体内部O空位缺陷和Al空位缺陷对二次电子发射特性的影响.密度泛函计算结果表明,空位缺陷会导致能带结构发生改变,其中Al空位缺陷的存在使得禁带宽度变窄,费米能级降低至价带内部.在此基础之上,获得了不同晶体结构下的弹性和非弹性平均自由程.氧化铝中存在Al空位缺陷时的弹性平均自由程最大,而存在O空位缺陷时的非弹性平均自由程最大.为了分析不同缺陷浓度下的二次电子发射特性,对已有蒙特卡罗模拟算法进一步优化.模拟结果表明,随着O空位和Al空位缺陷占比的增加,最大二次电子发射系数随之而下降.相比于Al空位缺陷,相同缺陷占比下O空位缺陷导致二次电子发射系数降低更多.

关键词：二次电子空位缺陷蒙特卡罗密度泛函

基于激光诱导击穿光谱的页岩与砂岩多元素定量分析

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中国激光 2024年第8期51卷 244-252页

作者：时铭鑫吴坚吴迪李京徽邱岩郭歆宇周颖宋自远陈民鑫西安交通大学电气工程学院电气绝缘与电力设备国家重点实验室陕西西安710049 西安交通大学电子科学与工程学院电子物理与器件教育部重点实验室陕西西安710049

面向天然页岩与砂岩矿物元素组分快速定量分析的检测需求,笔者搭建了具有自动化分析功能的显微分析激光诱导击穿光谱系统,并采用该系统对油气页岩与砂岩天然岩石样本进行了快速检测。分析了砂岩与页岩光谱的不确定度差异,形成了流程化... 详细信息

面向天然页岩与砂岩矿物元素组分快速定量分析的检测需求,笔者搭建了具有自动化分析功能的显微分析激光诱导击穿光谱系统,并采用该系统对油气页岩与砂岩天然岩石样本进行了快速检测。分析了砂岩与页岩光谱的不确定度差异,形成了流程化的包括光谱数据提取、筛选、校正、归一化的预处理方法,有效降低了单一样本与样本间光谱不确定度。基于偏最小二乘回归,形成了模型输入参数优化流程,避免了模型过拟合与欠拟合,提高了定量预测准确度。对岩石中的Si、Ca、Fe、Al、Mg等元素进行了定量分析,多数样本的平均预测均方根误差小于1%。本研究为天然岩石的矿物组分分析与岩性识别提供了技术支持。

关键词：光谱学激光诱导击穿光谱页岩砂岩光谱预处理元素定量分析

星载微波部件微放电阈值的改进多粒子蒙特卡罗计算方法

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高电压技术 2024年第4期50卷 1752-1759页

作者：张娜曹猛王瑞白春江崔万照中国空间技术研究院西安分院空间微波通信全国重点实验室西安710100 西安交通大学电信学部电子科学与工程学院电子物理与器件教育部重点实验室西安710049

星载微波部件的微放电效应是导致航天器谐振类设备失谐、噪声电平抬高、输出功率下降,甚至影响通信信道乃至整个微波传输系统彻底失效的瓶颈问题之一。在设计阶段对星载微波部件微放电效应进行精准的评估是减少地面反复试验,避免延误研... 详细信息

星载微波部件的微放电效应是导致航天器谐振类设备失谐、噪声电平抬高、输出功率下降,甚至影响通信信道乃至整个微波传输系统彻底失效的瓶颈问题之一。在设计阶段对星载微波部件微放电效应进行精准的评估是减少地面反复试验,避免延误研制周期的重要手段。为了进一步改善现有蒙特卡洛方法的计算准确度问题,文中提出了一种精度更高的计算星载微波部件微放电阈值的蒙特卡罗方法,该方法对参与微放电过程的初始电子进行了动态调整,采用四阶龙格-库塔法推进微波部件中电子的运动轨迹,基于Furman模型描述电子与微波表面相互作用的二次电子发射过程,按照碰撞电子产生的实际二次电子个数及对应能量参与碰撞时刻后的微放电过程,该多粒子-多碰撞过程更加客观、准确地表征了微放电效应发生的物理过程。以平板传输线和同轴传输线为例,文中所提出的方法相对于已有的蒙特卡罗方法计算精度显著提升,同时计算效率优于商用CST的粒子模拟结果。

关键词：微放电二次电子发射蒙特卡罗方法阈值微波部件

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微通道翼型导流肋强化传热数值研究

工程热物理学报 2024年第5期45卷 1431-1439页

作者：张剑飞徐星夏毅康高伟屈治国西安交通大学热流科学与工程教育部重点实验室能源与动力工程学院西安710049

随着电子设备的集成度和功率密度的提高,电子芯片的高功耗和高集成度将使电子设备的散热量不断增加。因此,散热已成为高性能电子设备性能发展的主要瓶颈之一。本文提出了一种含翼型导流肋微通道热沉,翼型导流肋可实现局部加速和冲击掺... 详细信息

随着电子设备的集成度和功率密度的提高,电子芯片的高功耗和高集成度将使电子设备的散热量不断增加。因此,散热已成为高性能电子设备性能发展的主要瓶颈之一。本文提出了一种含翼型导流肋微通道热沉,翼型导流肋可实现局部加速和冲击掺混的双重强化传热作用。采用ANSYS FLUENT数值分析了翼型导流肋的攻角、出射角、长度和数量等主要几何参数对微通道流动传热特性的影响规律。研究发现:相比攻角和出射角,肋长度和肋数量对微通道阻力与传热性能的影响更为显著,强化传热综合性能评价表明本文提出的含翼型分流肋的微通道相比光滑微通道可在相同压降的条件下获得更高的换热量。

关键词：电子器件热管理强化传热微通道翼型导流肋:优化设计

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大吨位高强高导铜材料的连续化绿色生产

西安交通大学学报 2024年第5期58卷 19-30页

作者：王亚平王学亮仝毅刚单历元南福东张兆瑞魏帆李小阳杨博黄婧王婷婷西安交通大学物理学院西安710049 西安交通大学教育部物质非平衡合成与调控重点实验室西安710049 西安陕煤启远科技有限公司西安710100 西安交通大学能源与动力工程学院西安710049 西安交通大学热流科学与工程教育部重点实验室西安710049 浙江大学浙江省软体机器人与智能器件研究重点实验室杭州310027

系统研究了高强高导铜材料的强化机理和制造技术,提出了“增强强化相”(提高弥散强化相强度)、“超饱和固溶”(提高基体中弥散强化相浓度)、“柔性包裹铜晶界”(提高材料高温强度等新型强化机制)的创新思路,为同时具有高强度和高导电、... 详细信息

系统研究了高强高导铜材料的强化机理和制造技术,提出了“增强强化相”(提高弥散强化相强度)、“超饱和固溶”(提高基体中弥散强化相浓度)、“柔性包裹铜晶界”(提高材料高温强度等新型强化机制)的创新思路,为同时具有高强度和高导电、高导热的铜基材料成份和显微组织设计提供了理论基础,并在材料学科权威期刊发表相关论文20余篇。发展出高强高导铜的大吨位、连续化、绿色制造技术,实现了全真空大吨位铬锆铜材料的规模生产,具有工艺简单、流程短,所制备的材料结构全致密、显微组织无偏析、性能均匀一致等优点。高强高导铜材料生产项目技术评估价为1500万元,采用混合实施模式(支付西安交通大学300万元现金,发明人技术入股1200万元),与陕煤集团合作成立了发明人技术入股、骨干团队现金参股的混合所有制企业。建成了一期千吨量级生产线,产品在多个国家龙头企业获得规模应用,并即将建设万吨量级生产线,对于国家高铁、芯片、发动机等多个领域关键材料的升级换代具有重要意义。

关键词：高强高导铜强化机制绿色生产技术转化

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多模式量子纠缠及纠缠网络研究进展

中国激光 2024年第18期 1-12页

作者：王嘉玮张沛蔡寅西安交通大学电子科学与工程学院电子物理与器件教育部重点实验室西安交通大学物理学院物质非平衡合成与调控教育部重点实验室陕西省量子信息与量子光电器件重点实验室陕西省信息光子技术重点实验室

在量子精密测量和量子信息处理中，多模式量子纠缠态构成的量子网络是提升灵敏度和处理性能的关键部分，已在实验中初步展示了其优越性，并有望成为近期得到实用的技术。本文从连续变量系统中的量子态出发，简要介绍了压缩态的基本概念... 详细信息

在量子精密测量和量子信息处理中，多模式量子纠缠态构成的量子网络是提升灵敏度和处理性能的关键部分，已在实验中初步展示了其优越性，并有望成为近期得到实用的技术。本文从连续变量系统中的量子态出发，简要介绍了压缩态的基本概念、制备与测量方式，同时介绍了多模式系统的相关概念与性质，并着重介绍了基于连续变量的多模式纠缠态的制备方案和进展，最后对量子网络的应用前景进行了展望。

关键词：量子压缩态量子纠缠多模式量子网络量子信息

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微腔激子极化激元的自旋轨道耦合效应

中国激光 2024年第18期 1-14页

作者：龙腾李一鸣罗筱璇廖清李峰首都师范大学光功能材料与器件北京市重点实验室西安交通大学电子科学与工程学院电子物理与器件教育部重点实验室西安财经大学信息学院空军工程大学防空反导学院

光学微腔中的偏振劈裂效应作为一种等效光子规范场，可引发光子自旋轨道耦合机制，对微腔光子的能带结构、自旋分布和动力学行为产生独特的影响。尤其是在微腔光子与激子发生强耦合的物理体系内，基于光子自旋轨道耦合效应对微腔激子极... 详细信息

光学微腔中的偏振劈裂效应作为一种等效光子规范场，可引发光子自旋轨道耦合机制，对微腔光子的能带结构、自旋分布和动力学行为产生独特的影响。尤其是在微腔光子与激子发生强耦合的物理体系内，基于光子自旋轨道耦合效应对微腔激子极化激元进行调控展现出了更大的自由度和多样化特征。此外，外加磁场、各向异性激子材料、束缚性和周期性势场等都会引入新类型的等效规范场，产生一系列全新的光子自旋轨道耦合机制与现象。上述成果为微纳光子器件和光量子模拟器等提供了丰富的理论方法与应用平台。

关键词：微腔光子学激子极化激元自旋轨道耦合光子规范场

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应用于新型环路热管的两相引射器数值模拟

化工学报 2024年第1期75卷 268-278页

作者：周尧杨小平倪一程刘继平魏进家严俊杰西安交通大学热流科学与工程教育部重点实验室陕西西安710049 西安交通大学化学工程与技术学院陕西西安710049 西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室陕西西安710049

环路热管是一种高效被动式相变传热装置,广泛应用于高热流电子器件散热等领域。前期研究发现将小型两相引射器与平板式环路热管耦合,可大幅提高传热性能。然而,小型两相引射器内部流动及传热机理尚不清晰,难以对新型环路热管进行正向设... 详细信息

环路热管是一种高效被动式相变传热装置,广泛应用于高热流电子器件散热等领域。前期研究发现将小型两相引射器与平板式环路热管耦合,可大幅提高传热性能。然而,小型两相引射器内部流动及传热机理尚不清晰,难以对新型环路热管进行正向设计与理论建模。通过数值模拟研究了汽水参数和混合腔结构对两相引射器性能及内部流场分布的影响。结果表明,喉部下游存在凝结激波,随着背压增加,其位置逐渐向喉部移动;其强度与背压、蒸汽产量、混合腔长度呈正相关,与水温呈负相关。引射器最大工作背压在40~125 kPa,与蒸汽产量和水温呈正相关,与混合腔长度呈负相关。通过大量模拟,得到了设计功率下水温和混合腔长度对引射器工作模式和压比的影响规律。

关键词：环路热管引射器传热两相流凝结激波数值模拟

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