计算机数值模拟实验设计Ⅱ——强激光脉冲对低密度等离子体通道中电子的共振加速

本文以计算机数值模拟方法,设计了一个新的近代物理实验:研究强激光脉冲对低密度等离子体通道中电子的共振加速。     

新型低温等离子体技术及应用

等离子体尤其是低温等离子体由于其一系列特殊的性质,广泛应用于薄膜沉积、微电路干法刻蚀、材料表面改性等方面。本文介绍了目前经常采用的几种新型低温等离子体技术,电子回旋共振（ECR）等离子体、射频感应耦合（ICP）等离子体、以及螺旋波（HWP）等离子体。这几种等离子体由于无内电极放电无污染、等离子体密度高、能量转换率高、电离度高等优点必将在传统工艺的基础上得到更广泛的应用。     

Langmuir探针测量低温等离子体参数特性实验

介绍了Langmuir探针测量等离子体参数特性的实验原理和方法,采用Langmuir单探针诊断了电子回旋共振等离子体参数的分布特性。结果表明,在一定微波功率下,气压增加,等离子体密度趋于饱和。将Langmuir单探针测量等离子体特性实验引入高年级近代物理实验课程的综合创新实验,使得学生在动手实验的过程中接触到物理学科研究前沿领域的技术与知识,激发学生的创新意识和提高创新能力。     

等离子体共振表面波的分析

研究具有轴向线性密度特性的非均匀圆柱冷等离子体的表面波,得到了碰撞等离子体时纯表面波在横磁模式下的实频率、衰减速率和特征函数,并且考虑了等离子体共振的情况.结果表明,在等离子体共振时的位置处,特征函数有极大值.     

等离子体共振表面波的分析

研究具有轴向线性密度特性的非均匀圆柱冷等离子体的表面波,得到了碰撞等离子体时纯表面波在横磁模式下的实频率、衰减速率和特征函数,并且考虑了等离子体共振的情况.结果表明,在等离子体共振时的位置处,特征函数有极大值.     

波纹板薄膜流体共振现象的数值及实验研究（英文）

目的:探究薄膜流体共振现象的内在机理。创新点:1.提出薄膜流体共振区的概念。2.提出共振现象与雷诺数的范围有关、而不是与某一特定的雷诺数有关的观点。方法:1.使用有限体积法对薄膜流进行数值模拟计算。2.为了验证模拟的准确性,运用粒子图像测速法进行实验测量。结论:1.薄膜流体共振可以使自由表面的振荡最大化。2.共振现象与雷诺数的范围有关,而不是与特定的雷诺数有关。3.在共振区域中,薄膜表面的振动增强,底部涡流被抑制,并且这些都有利于传热传质效率的提高。     

空间飞行器近尾区内等离子体与场非稳态相互作用

在非静态极限下,理论上研究了空间飞行器近尾区内等离子体与场之间的非稳态非线性相互作用,得到了一组耦合方程,并对其进行数值计算.数值模拟结果表明由于等离子体的调制不稳定性,导致密度空腔和电磁孤波,这对探测隐身飞行器有很重要的意义.     

共振吸收加速电子的实验和模拟

采用超短超强激光与固体靶相互作用实验和数值模拟研究了超热电子的角分布和能谱，结果显示：绝大部分超热电子沿着靶法线方向附近发射；激光入射角为20°时等离子体对激光的吸收达到最强；由超热电子能谱拟合的有效温度与共振吸收超热电子的温度定标律一致.这说明在预等离子体密度标长较大的情况下对电子加速起主要作用的物理机制是共振吸收机制.     

超强度激光与等离子体相互作用的数值研究

用超粒子模拟方法（Particle in Cell Method）数值研究了超强激光（10^20W/cm^2）与等离子体相互作用后产生的粒子束收缩问题.结果表明,由于超强激光照射的等离子体靶形的改变,直接影响被加速的粒子束收缩.阐述了激光辐照三角形壳靶时,等离子体向心会聚过程的数值模拟实验结果.     

多势垒结构电流特性的数值分析

通过数值自洽求解定态的维格纳方程和泊松方程,计算了一维多势垒结构偏压隧道电流,讨论了共振隧穿结构参数(量子阱宽度)连续变化对其电流特性的影响.数值模拟结果给出这类电子器件的量子极限--可观察到共振隧穿现象的量子阱宽度的限度.     

旋转电磁场的理论解析及数值模拟

本文运用电磁场的基本理论,对在时变磁场中的旋转半固态浆料受力状态进行了理论解析,并建立单极对旋转电磁搅拌器数值模型,应用有限元软件ANSYS进行数值模拟,模拟了电磁搅拌器内的电磁感应强度分布和电磁力分布。     

电子束实验仪测荷质比及其测量结果的不确定度评定

介绍了利用电子束实验仪进行电子荷质比的测定的磁聚焦实验原理。并对测量结果进行了不确定度评定。结果表明，准确测定聚焦时的励磁电流值是做好该实验的关键。     

电子束实验仪设计实验的改进

对电子束实验仪所需均匀磁场产生问题进行了探讨,并提出设计改进的方法。     

基于感应涡流的磁悬浮实验的设计

由于磁通量的变化,交变磁场中的导体中会感生涡流,产生涡流反过来会产生磁场,与交变磁场形成斥力作用,利用此斥力作用可以实现导体的悬浮。利用此原理制作了磁悬浮实验,涡流的存在得到了验证。结果表明,交变磁场变化越大,悬浮对象材质越轻,截面积越大,悬浮效：果越好。此外,利用涡流的不均匀分布制作了驱动装置。     

永磁开关电磁吸力特性有限元分析

采用有限元电磁仿真的方法,对永磁开关的电磁吸力进行了仿真分析,同时设计了测试样机对电磁吸力进行了测试。电磁吸力的仿真结果和测试结果的比较证明了仿真结果的正确性。采用本文提供的有限元方法,可以进行永磁开关的进一步优化设计。     

农网剩余电流动作保护系统仿真实训装置的开发与应用

农网剩余电流动作保护系统仿真实训装置的开发与应用,填补了国内这一领域的空白,介绍了该装置的开发目的、开发思路、系统组成、功能特点和应用效果。     

干式磁选机精矿浓度控制系统设计

干式磁选机是矿山机械行业磁选设备中的重要设备,在磁铁矿选别等一般工业上得到了广泛的应用。但由于精矿浓度不好判别,且工业上用于检测铁矿含铁量的传感器大多是在矿浆状态下进行的,这样干式磁选机的含铁浓度的无法判别就成了制约悬浮式干式磁选机发展的瓶颈。因此本设计考虑如何检测含铁浓度以及如何根据含铁浓度对分选速度做相应的变换。通过分析大部分铁矿含铁量的情况,设计一种检测含铁量的装置,并根据检测结果采用智能优化设定模型、PLC控制系统和变频器驱动系统实现其精矿品位、尾矿品位的优化控制。     

剖析质子在磁场中运动聚焦问题

针对质子在磁场中运动聚焦的问题（2010年江苏高考物理第9题）,分析了附加磁场的边界形状以及其与原磁场方向的关系,发现附加磁场边界与质子进入磁场速度的方向、附加磁场的大小和方向等有明确关系。对文献[2]中关于附加磁场方向不确定的观点给予否定。     

表面能对磁致胆甾相-向列相转变的影响

垂直于液晶胆甾相加磁场可以引起胆甾相-向列相转变。在有界面影响的情况下,建立了物理模型。在连续体理论的基础上考虑到表面能,对有界面的磁致胆甾相-向列相转变进行分析,得到临界磁场,并画出空间周期随外磁场的变化曲线,与没有引入表面能的理论结果进行比较后发现,由于表面能对磁致胆甾相-向列相转变的影响,临界磁场要略小于没有考虑边界的情况,且结果表明盒厚在足够薄的情况下对临界磁场的影响才会明显。     

同轴波导的高频谐波分析

针对同轴波导的高频谐波分析问题,结合ANSYS有限元分析软件,建立了同轴波导的有限元模型,并求解散射参数、阻抗和反射系数等数据,得出了磁场强度和电场强度分布,为高效利用计算机仿真软件求解复杂高频电磁场问题提供了参考.