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基于COMSOL动网格的电磁轨道炮动态电磁特性仿真

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强激光与粒子束 2025年第1期37卷 26-32页

作者：闫林波何欣波魏兵杨谦李林茜西安电子科技大学物理学院西安710071 复杂环境光电信息感知教育部重点实验室西安710071

精确、快速求解电磁轨道炮电磁特性,对于电磁轨道炮动态特性研究和可靠性设计具有重要意义。基于COMSOL动网格功能,提出一种新的网格划分形式—滑移网格+动网格划分。对电枢区域及枢轨接触的轨道部分进行滑移网格划分,对于其余轨道部分... 详细信息

精确、快速求解电磁轨道炮电磁特性,对于电磁轨道炮动态特性研究和可靠性设计具有重要意义。基于COMSOL动网格功能,提出一种新的网格划分形式—滑移网格+动网格划分。对电枢区域及枢轨接触的轨道部分进行滑移网格划分,对于其余轨道部分进行动网格划分。这种划分方式不但能解决“静网格”计算准确性低(粗网格)与计算复杂度高(细网格)的问题,也能准确求解瞬态以及快速移动的模型的动态电磁特性。采用脉冲激励电流对所建立的电磁轨道炮模型进行仿真分析。比较了三种静网格与本文提出的网格划分方式的计算时间、计算单元个数。并对不同网格划分方式对于电枢运动速度、电枢中心位置处电流密度分布的仿真结果进行比较,数值计算结果证明了所提出的网格划分方式的有效性与高效性。

关键词：电磁轨道炮全局微分方程动网格电流扩散激励电流

基于智能算法对脉冲在光纤中传输动力学的研究

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物理学报 2025年第6期74卷 1-14页

作者：李君苏进韩小祥朱伟杰杨瑞霞张海洋严祥安张云婕王斐然西安工程大学理学院西安710048 射线柔性防护技术陕西省高校工程研究中心西安710048 西安市核防护纺织装备技术重点实验室西安710048

非线性薛定谔方程(NLSE)在量子力学、非线性光学、等离子体物理、凝聚态物理、光纤通信和激光系统设计等多个领域中都具有重要的应用,其精确求解对于理解复杂物理现象至关重要.本文深入研究了传统的有限差分法(FDM)、分步傅里叶法(SSF)... 详细信息

非线性薛定谔方程(NLSE)在量子力学、非线性光学、等离子体物理、凝聚态物理、光纤通信和激光系统设计等多个领域中都具有重要的应用,其精确求解对于理解复杂物理现象至关重要.本文深入研究了传统的有限差分法(FDM)、分步傅里叶法(SSF)与智能算法中的物理信息神经网络(PINN)方法,旨在高效且准确地求解光纤中的复杂NLSE.首先介绍了PINN方法对NLSE的求解方法、步骤和结果,并对比了FDM,SSF,PINN方法对复杂NLSE求解与脉冲远距离脉冲传输的误差.然后,讨论了PINN不同网络结构和网络参数对NLSE求解精度的影响,还验证了集成学习策略的有效性,即通过结合传统数值方法与PINN的优势,提高NLSE求解的准确度.最后,采用上述算法研究了不同啁啾的艾里脉冲在光纤中的演化过程与保偏光纤对应的矢量非线性薛定谔方程(VNLSE)求解过程及结果误差.本研究通过对比FDM,SSF,PINN在求解NLSE时的特点,提出的集成学习方案在脉冲传输动力学研究和数据驱动仿真方面具有重要的应用.

关键词：脉冲光纤传输非线性薛定谔方程物理信息神经网络啁啾艾里脉冲

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基于毫米波MIMO信道多维优势提取的密钥协商方法

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通信学报 2025年第1期46卷 124-143页

作者：毛丹丹王宁甄姬娜张宁黄开枝郑州大学电气与信息工程学院河南郑州450001 东南大学毫米波全国重点实验室江苏南京210096 西安电子科技大学网络与信息安全学院陕西西安710126 国家数字交换系统工程技术研究中心河南郑州450002

为了在毫米波(mmWave)多输入多输出(MIMO)通信系统中实现高效的物理层安全密钥协商,基于毫米波MIMO多维信道参数特性,提出了一种基于多维优势提取(AD)的密钥协商方法。将毫米波MIMO信道建模为跨空-时-频域的高维张量,合法通信双方采用... 详细信息

为了在毫米波(mmWave)多输入多输出(MIMO)通信系统中实现高效的物理层安全密钥协商,基于毫米波MIMO多维信道参数特性,提出了一种基于多维优势提取(AD)的密钥协商方法。将毫米波MIMO信道建模为跨空-时-频域的高维张量,合法通信双方采用张量唯一性分解方法,通过一次双向信道估计同时获取幅度、角度、时延等多个信道参数估计值作为优势提取的公共随机性源进行密钥协商,提高了密钥协商效率。在此基础上,综合几何和统计特性分析,建立合法信道与窃听信道参数间的相关性模型,研究了所提方法在不同信道相关场景下的密钥率性能,分析了不同因素对密钥率的影响。

关键词：多维优势提取密钥协商毫米波信道张量分解信道相关性

激光频率波动对空间引力波探测激光干涉测量的影响分析

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空间科学学报 2025年第1期45卷 179-188页

作者：刘宇张玉珠彭晓东赵梦园杨震唐文林强丽娥中国科学院大学杭州高等研究院基础物理与数学科学学院杭州310024 中国科学院国家空间科学中心北京101499 中国科学院大学北京100049 引力波宇宙太极实验室杭州310024 西安财经大学信息学院西安710100

空间引力波探测激光干涉测量系统噪声是决定探测任务成败的关键因素.激光频率噪声是最重要的噪声之一,有必要分析激光频率波动对测量结果的影响和各参数的变化对测量结果影响的百分比(重要程度).由于在地面难以模拟空间环境,仿真分析是... 详细信息

空间引力波探测激光干涉测量系统噪声是决定探测任务成败的关键因素.激光频率噪声是最重要的噪声之一,有必要分析激光频率波动对测量结果的影响和各参数的变化对测量结果影响的百分比(重要程度).由于在地面难以模拟空间环境,仿真分析是理想的实验手段.基于空间引力波探测激光干涉测量仿真系统,分析了自由运行激光器激光频率波动对其中的科学干涉仪、参考干涉仪和TM干涉仪模型造成的测量误差,并运用直接求导法和Sobol法两种灵敏度分析方法对三种干涉仪模型输出的影响和重要程度进行灵敏度分析.结果表明自由运行激光器激光频率波动造成的干涉仪测量结果变化远大于皮米量级.在本文实验条件下,测量光频率波动对三种干涉仪输出的重要程度分别为100%,56%,54%,参考光频率波动对三种干涉仪输出的重要程度分别为0%,44%,46%.

关键词：引力波探测空间激光干涉激光干涉仿真激光频率噪声灵敏度分析

基于在线开放课程的物理实验教学设计实践研究

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食品研究与开发 2021年第23期 241-242页

作者：白亮西安石油大学物理实验中心

随着信息技术的发展,高校在逐步建立适合本校特征的一流课程。根据课程的不同特征,一流课程分为线上一流课程、线下一流课程、线上线下结合的一流课程。要使教学有效,则必须有计划,无论精品课程还是一流课程的建设发展,教学设计作为教...

随着信息技术的发展,高校在逐步建立适合本校特征的一流课程。根据课程的不同特征,一流课程分为线上一流课程、线下一流课程、线上线下结合的一流课程。要使教学有效,则必须有计划,无论精品课程还是一流课程的建设发展,教学设计作为教学的理论指导都是必不可少的。教学设计并不是缩小学生的个别差异,而是将差异增大,帮助每一个人按照自己的方向尽可能得到充分的发展。《教学设计原理(第五版修订本)》一书把心理学与教育实践相结合进行研究,提出了解决复杂学习和教育问题的基本观点和方法。

关键词：

边缘特征和相关成像联合约束自适应网格剖分的重力三维反演方法

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地球物理学报 2025年第3期68卷 1102-1115页

作者：安国强鲁宝亮李柏森高新宇长安大学地质工程与测绘学院西安710054 中煤航测遥感集团有限公司西安710100 海洋油气勘探国家工程研究中心北京100028 长安大学西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室西安710054

三维密度反演在地球物理反演中具有重要的作用.传统的重力三维密度反演是将反演区域均匀剖分为直立六面体网格,通过增加网格数量来提高对于复杂地质体的拟合程度,然而随着网格数量的增多导致反演效率降低以及多解性增加.针对此问题,本... 详细信息

三维密度反演在地球物理反演中具有重要的作用.传统的重力三维密度反演是将反演区域均匀剖分为直立六面体网格,通过增加网格数量来提高对于复杂地质体的拟合程度,然而随着网格数量的增多导致反演效率降低以及多解性增加.针对此问题,本文提出了基于边缘特征和相关成像联合约束自适应网格剖分的重力三维反演方法.首先对反演区域进行粗糙网格剖分并进行重力相关成像计算,并且使用边缘特征信息对重力相关成像进行约束,得到更高分辨率的成像结果;然后对相关系数较大的重点区域使用八叉树结构进行加密,实现反演区域的自适应细致剖分;最后使用正则化方法对整个研究区域进行三维密度反演.通过引入最小长度约束、深度加权约束、体积约束、物性范围约束提高反演的精度,并使用共轭梯度法对目标函数进行快速求解.模型实验表明本文方法能够清晰地反映异常体的空间位置和密度分布,在提高反演结果分辨率的同时,相较于全局细致网格反演的计算效率大大提高.将该方法应用于澳大利亚Olympic Dam的实际重力数据,反演结果与已知的地质结构和钻井岩心密度曲线基本一致,进一步证实了该方法的正确性和有效性.

关键词：重力异常三维密度反演自适应剖分相关成像边缘特征

雾霾天边界层内大气温度廓线的探测及校正技术

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光学学报 2025年第3期45卷 151-159页

作者：李启蒙狄慧鸽陈宁成潇杨佳营白水成窦建虎闫庆李仕春辛文辉王玉峰华灯鑫西安理工大学机械与精密仪器工程学院陕西国防工业职业技术学院电子信息学院西安市气象局

针对底层雾霾条件下的大气温度测量，提出一种基于后向散射比的大气温度校正技术。其核心是构建后向散射比和弹性散射串扰比的线性函数关系，结合后向散射比实现对转动拉曼比值的校正。为验证该校正技术的可行性及测量性能，分别开展了... 详细信息

针对底层雾霾条件下的大气温度测量，提出一种基于后向散射比的大气温度校正技术。其核心是构建后向散射比和弹性散射串扰比的线性函数关系，结合后向散射比实现对转动拉曼比值的校正。为验证该校正技术的可行性及测量性能，分别开展了理论仿真及实验观测。结果表明，校正后的温度反演结果与同时空条件下的无线电探空数据具有高度一致性，最大温度偏差小于1.4 K，而未校正的温度偏差高达7 K。连续观测结果清晰展现了边界层内的大气温度分布，为雾霾天边界层内的大气物理过程研究提供了数据支撑。

关键词：激光雷达温度雾霾拉曼测温校正技术

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大学物理实验线上辅助教学实践

食品研究与开发 2021年第15期42卷 250-251页

作者：白亮西安石油大学物理实验中心陕西西安710065

随着信息技术的快速发展,信息化教学成为高校教学改革的重点,高校注重教师教学能力、信息化教学技能、信息技术与学科教学的整体能力提升,教学模式也在不断探索、创新,相关的理论和实践研究也层出不穷。各高校通过教育教学项目申报、在... 详细信息

随着信息技术的快速发展,信息化教学成为高校教学改革的重点,高校注重教师教学能力、信息化教学技能、信息技术与学科教学的整体能力提升,教学模式也在不断探索、创新,相关的理论和实践研究也层出不穷。各高校通过教育教学项目申报、在线开放课程建设、教学成果评比、组织参加课程创新教学比赛、教学法研究、集体备课、提供研究经费等措施推进高校教学模式创新。

关键词：教师教学能力大学物理实验高校教学模式集体备课教学比赛课程创新教学法研究信息技术

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基于经验和物理模型对热层大气密度的评估

中国空间科学技术(中英文) 2025年第1期45卷 88-98页

作者：岳超朱俊刘晓佳王军西安航天宏图信息技术有限公司空天环境事业部西安710199 航天宏图信息技术股份有限公司北京100080 宇航动力学国家重点实验室西安710043 北京师范大学地理科学学部地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875

低轨航天器所受的大气阻力与大气密度密切相关。精确计算大气密度,可以减少航天器精密定轨和轨道预报的误差。采用大气密度经验模型MSIS2.0、DTM2020、JB2008以及物理模型TIEGCM2.0,对历史强磁暴、大磁暴和小磁暴期的热层大气密度进行模... 详细信息

低轨航天器所受的大气阻力与大气密度密切相关。精确计算大气密度,可以减少航天器精密定轨和轨道预报的误差。采用大气密度经验模型MSIS2.0、DTM2020、JB2008以及物理模型TIEGCM2.0,对历史强磁暴、大磁暴和小磁暴期的热层大气密度进行模拟,并分析模拟值与CHAMP和GRACE卫星原位探测数据的差异,评估各模型的表现能力。模拟结果表明:(1)经验模型的模拟效果优于TIEGCM2.0物理模型,MSIS2.0和JB2008的模拟值分别比卫星原位探测数据高28%~44%和13%~30%,DTM2020的相对误差最小,在-16%~11%之间;(2)在磁暴开始前或结束后的地磁平静或扰动期,DTM2020的模拟效果最优,其与观测值的中心均方根误差在0.3~0.6之间。在磁暴期,JB2008的模拟效果最优,观测与模拟值的相关系数在0.9左右;(3)对于物理模型TIEGCM2.0,当空间分辨率从5°提高到2.5°时,模拟结果与观测数据之间的平均相对误差从20%下降至17%。以上研究结果表明,各模型对不同空间环境有不同的适用性。在航天工程应用中,可以考虑多模型结合的方式对大气密度进行计算,以提高轨道计算精度。

关键词：热层大气密度磁暴经验模型 MSIS TIEGCM

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