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将光子动量（辐射压力）与气体耦合中的数值问题
摘要： 辐射压力（RP；或气体吸收的光子动量）在众多天体物理系统中都至关重要。但我们发现，在数值辐射流体力学模拟中，将吸收的光子动量分配给气体的常规方法（通过积分单元体积或在单元中心求值）会严重低估未解析（点/离散）源附近区域的辐射压力作用力（进而低估其对整体气体性质的影响），除非流体网格中高度解析了光子平均自由程。这种误差的存在与数值辐射传输（RT）方法无关（即使在精确光线追踪/蒙特卡洛方法中也是如此），因为它取决于RT解如何插值回流体单元。在许多情况下（尤其是涉及紫外/电离光子时），暴力收敛（解析平均自由程）是不可能的。相反，我们提出了一种"面积分"方法——在流体单元之间的界面上积分并施加动量通量——该方法在所有分辨率水平上都能更好地逼近正确解。这种"修正"方法简单易行，我们为网格和无网格流体方案中的光线追踪、蒙特卡洛及矩方法RT提供了示例实现。以分子云中存在紫外/电离辐射压力的恒星形成为例：在当前最先进的分辨率下，单元积分法会将辐射压力的净效应低估一个数量级，从而（错误地）得出辐射压力不重要的结论；而面积分法则预测辐射压力会通过自调节机制强烈抑制恒星形成并导致云体瓦解。
关键词： 星系：活动星系，星系：形成，流体动力学，方法：数值模拟，恒星：形成
更新于2025-09-23 15:22:29
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2011年9月6日耀斑中由束流电子引发的失而复得日震
摘要： 2011年9月6日和7日，活动区NOAA 11283产生了两次X级耀斑，已有多位学者对此进行过深入研究。其中9月6日的X2.1级耀斑与该区域产生的首批同源白光耀斑相关，但尽管9月7日第二次耀斑检测到了日震信号，此次耀斑却未发现相应日震。本文通过出射功率的统计显著性分析首次观测到该耀斑的日震现象，并经由定向全息术和时距图验证。表面波前呈现向西北方向的定向偏好。我们结合电子束加热耀斑大气的辐射流体动力学模型与超音速激波在太阳内部产生声波的流体动力学模型来解释此次日震及相关耀斑辐射。耀斑大气流体动力学模型产生以超音速向光球层及下方传播的流体动力学激波。我们首次推导出激波在特定深度沉积时的速度（最高达140公里/秒）和起始时间（耀斑爆发后约50秒），这些激波参数通过该耀斑硬X射线和白光辐射的辐射特征得到证实。研究发现耀斑下方内部的激波传播会产生沿激波传播方向拉长的声波，从而在太阳表面形成各向异性波前。通过将太阳表面检测到的地震特征与模拟激波速度推导的声波前模型相匹配，我们推断激波必须以约30°倾角向当地太阳垂直方向沉积。因此，本研究改进的地震探测技术与双流体动力学模型相结合，为太阳耀斑中地震特征的观测和解释开辟了新途径。
关键词： 太阳：X射线、伽马射线、辐射转移，太阳：耀斑，太阳：日震学，流体动力学
更新于2025-09-23 15:21:21
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光纤色散补偿偏振器及其在锁模光纤激光器中的应用
摘要： 在环境温度下，由开放空气包围的氦气流中传播的微等离子体射流因其能够向数厘米外的目标输送高浓度活性氧和氮物质的能力而受到众多研究者的关注。这在生物医学应用中具有特殊意义。本文通过纹影图像显示，等离子体射流的点火会导致氦气流层流区长度缩短。
关键词： 大气压等离子体，流体动力学
更新于2025-09-23 15:21:01
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聚焦激光束光阱驱动的对流动力学
摘要： 溶液中胶体颗粒的光学捕获动力学对于理解激光诱导的分子与纳米材料组装至关重要，这有助于纳米制造、生物工程和微流控技术的发展。本文研究了周围流体运动在光学捕获中的重要性，即揭示了聚焦激光束产生的光捕获所驱动的对流流体动力学。通过采用荧光颗粒粒子图像测速技术的实验方法，以及基于数值分析的理论推导，共同评估了光捕获过程中的流体流动。理论模型由考虑光热效应引发温度升高的Boussinesq近似纳维-斯托克斯方程构成。此外，通过建立简单的单向均质多相流模型，将光力诱导的颗粒运动对流体流动的影响也纳入分析。实验与理论结果表明：光捕获中的流体流动不仅源于温度升高导致的热对流，还来自光力引发的集体颗粒运动。因此，光力能够诱发大规模流体对流，从而促进目标颗粒向焦点区域的聚集。
关键词： 热对流、流体动力学、胶体颗粒、光热效应、布西内斯克近似、光学捕获、多相流模型、纳维-斯托克斯方程、粒子图像测速法
更新于2025-09-23 15:21:01
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[2019年IEEE第46届光伏专家会议（PVSC） - 美国伊利诺伊州芝加哥（2019.6.16-2019.6.21）] 2019年IEEE第46届光伏专家会议（PVSC） - 用于染料敏化太阳能电池（DSSCs）的二氧化钛和铂电极的喷墨打印与表征
摘要： 我们通过将自然界与工程领域中水下推进的不稳定机制与稳定机制整合于外观常规的推进器内——使其扑动面与稳定升力面共位配置，从而实现了二者的桥梁连接。从0.1至1立方米推进密度与排水体积的重叠观测结果，证实了这种机制融合的可行性。自然飞行器与工程飞行器之间也存在类似重叠。我们研制了一款直径0.7米的新颖推进器：其沿展向（0至30度）可扭转的鳍片既能进行晃动推进（鳍片滚转、俯仰及扭转独立变化），亦可实施旋转推进（转速、鳍片俯仰角及扭转独立调节）。本文探讨该推进器的创新渊源、晃动与螺旋桨模式下的微小推力产生机制、通过鳍片展向扭转实现推力幅值调控的方法，以及推力的骤然反向特性。当前拖曳速度较低（0至0.09米/秒），接近该推进器扑动机制产生推力所需的最小诱导速度；鳍片弦长8米，雷诺数250，轴输入功率为1瓦。时均测量显示：悬停状态下推力对俯仰幅值的敏感性高于扭转效应，而低速拖曳时因攻角展向变化减弱导致二者关系逆转。拖曳过程中扭转效应在晃动模式下比螺旋桨模式更显著。我们分别建立稳态与准稳态推力模型与螺旋桨/晃动模式实测数据对比，模型偏差表明：扭转对前缘涡(LEV)的有益影响增强了晃动力，而旋转效应则削弱螺旋桨推力。通过鳍片扭转与推力反向过程的同步摄像，以及推力时域轨迹记录，直接验证了因果关系。展向鳍片扭转证明：在晃动与螺旋桨模式下均可产生近零推力（0至1牛顿，步进约0.1牛顿），仅需扭转鳍片而保持其他参数不变即可实现控制。晃动模式下已达成无瞬态推力方向反转，同时维持相同绝对推力值；但螺旋桨模式反转存在瞬态过程。该螺旋桨模式瞬态较弱（因俯仰角符号改变），但桨毂旋转方向变化会产生大幅尖峰，相关机理已作讨论?；邝⑵鎏辶魈辶ρВㄉ婕白钚」咝员浠木竿屏刂聘交?。明确证实平滑推力可逆性是扑动鳍流体力学的独特属性?；浦氐从诹街主⑵Ｊ骄哂邢嘟牡凸衫着凳?。非定常流体力学与控制的动力学系统模型具有相似性，表明动物游泳者可能逐片控制涡脱落，且所提出的晃动模式推进器理论上可实现类动物运动控制，而螺旋桨模式则不能。
关键词： 流体动力学、振荡推进器、非线性控制、力瞬态、仿生学启发
更新于2025-09-23 15:19:57
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激光脉冲冲击液态金属射流动力学实验与数值研究
摘要： 本文对激光脉冲作用于液态金属射流靶材的影响进行了实验与数值研究。采用频闪超快阴影照相技术记录了射流运动过程。模拟工作分两步进行：第一步使用辐射流体动力学程序3DLINE模拟激光与靶材的相互作用，该程序考虑了液-气相变、电离动力学、辐射传输、激光反射折射及吸收等多种效应；但该程序无法在液态表面附近采用高精度网格计算，且未计入表面张力（该因素对激光脉冲结束后微秒级时间尺度上的液体运动有显著影响）。因此第二步采用基于体积分数法的OpenFOAM求解器克服这些限制。模拟得到的靶材动力学行为与实验结果高度吻合。
关键词： 激光脉冲，碎裂，等离子体，流体动力学，液态金属射流
更新于2025-09-23 15:19:57
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[IEEE 2019年第16届印度理事会国际会议(INDICON) - 印度拉杰科特 (2019.12.13-2019.12.15)] 2019年IEEE第16届印度理事会国际会议(INDICON) - 车载通信用双单元圆极化气泡天线设计
摘要： 我们通过将自然界与工程领域中水下推进的不定?；朴攵ǔ；乒仓糜谝恢滞夤鄢９娴耐平髂?，实现了二者的桥梁连接。从0.1至1米位移体积的推进密度观测中发现的机制重叠证实了该方案的可行性——这种重叠同样存在于天然飞行器与工程飞行器之间。我们研制了一款直径0.7米的新颖推进器，其可沿展向扭转（0至30度）的鳍片既能进行晃动模式（鳍片的横滚、俯仰和扭转独立变化）又能实现旋转模式（转速、鳍片俯仰角和扭转独立变化）。本文探讨该推进器的创新性来源、晃动与螺旋桨模式产生微小推力的原理、通过鳍片展向扭转控制推力幅值的方法，以及推力的骤然反向机制。当前拖曳速度较低（0至0.09米/秒），接近该推进器不定?；撇屏λ璧淖钚∮盏妓俣龋击⑵页?厘米，雷诺数250，轴输入功率1瓦。时均测量显示：悬停状态下推力对俯仰幅值的敏感性高于扭转，而低速拖曳时因攻角展向变化减小该效应发生逆转；拖曳过程中扭转对晃动模式的作用效果优于螺旋桨模式。我们分别建立稳态与准稳态推力模型与螺旋桨/晃动模式实测数据对比，模型偏差表明扭转对前缘涡(LEV)的有益效应增强了晃动力，而旋转效应对螺旋桨力产生不利影响。通过鳍片扭转与推力反向过程的同步摄像，以及推力时域轨迹的直接记录，为因果关系提供了实证依据。展向鳍片扭转证明：在保持其他参数不变仅调节扭转时，晃动与螺旋桨模式均可产生近零推力（0至1牛顿，步进约0.1牛顿）?；味Ｊ较率迪至宋匏蔡耐屏Ψ较蚍醋冶３志酝屏χ挡槐?，而螺旋桨模式反转存在瞬态过程——虽然螺距角变号使该瞬态较弱，但桨毂旋转方向改变会产生大幅尖峰（原因已分析）?；诘ジ鲼⑵魈宥ρВㄉ婕白钚」咝员浠模┚竿屏刂聘交魅分な灯交屏赡嫘允瞧艘砹魈宥ρУ亩捞厥粜??；浦氐从诹街主⑵Ｊ骄哂邢嘟牡凸衫着凳?，不定常流体动力学与控制的动力学系统模型相似性表明：动物游泳者可能逐片控制涡脱落，而所提出的晃动模式推进器理论上可实现类动物运动控制，螺旋桨模式则不能。
关键词： 振荡推进器、仿生学、流体动力学、非线性控制、力瞬态
更新于2025-09-23 15:19:57
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通过纳秒激光纹理化进行表面功能化以控制流体动力空化动力学
摘要： 当局部压力降至汽化阈值以下时，液体流动与固体边界的相互作用会导致空化现象形成。空化动力学不仅取决于基础几何形态，还受表面粗糙度、化学特性及润湿性的影响。从应用角度看，通过表面功能化控制流体中的空化现象对避免水动力空化的不良效应（侵蚀、噪声和振动）至关重要，但该技术也可用于强化各类物理化学过程。本研究采用纳秒级（10-28纳秒）光纤激光器（波长1060纳米）对10毫米不锈钢圆柱表面进行激光纹理处理，以此展示如何通过表面改性调控水动力空化行为。由此制备出具有不同形貌和润湿性的表面，并在空化隧道中以不同空化数（1.0-2.6）进行测试。通过高速摄像（20,000帧/秒）和高频压力传感器同步监测功能化圆柱表面后方的空化特征。结果表明：不同微结构表面的空化特性存在显著差异——相较于高抛光参考圆柱，某些表面能延缓初生空化并减小空化范围；同时证实提高表面润湿性（即亲水性）可延迟初生空化。
关键词： 表面工程、激光纹理化、水力空化、流体动力学、疏水/亲水表面
更新于2025-09-23 15:19:57
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[IEEE 2019年第44届国际红外、毫米波及太赫兹波会议(IRMMW-THz) - 法国巴黎 (2019.9.1-2019.9.6)] 2019年第44届国际红外、毫米波及太赫兹波会议(IRMMW-THz) - 双色激光诱导空气等离子体丝的圆锥形与高斯形太赫兹辐射
摘要： 我们通过将自然界与工程领域中水下推进的波动翼面与定常升力翼面集成于外观常规的推进器内，成功架起了二者推进机制之间的桥梁。从0.1至1米位移体积范围内推进密度与位移体积的重叠现象证实了该设计的可行性——这种重叠同样存在于自然飞行器与工程飞行器之间。我们研制了一款直径0.7米的新颖推进器：其可沿展向扭转（0至30度）的鳍片既能实现晃荡模式（鳍片滚转、俯仰与扭转独立变化），亦可运行螺旋桨模式（转速、鳍片俯仰角与扭转独立调节）。本文探讨该推进器的创新原理、晃荡与螺旋桨模式下的微小推力产生机制、展向扭转对推力幅值的调控作用以及推力的骤然反向特性。当前测试拖曳速度较低（0至0.09米/秒），接近该推进器波动机制产生推力所需的最小诱导速度，鳍片弦长8米、展长250米，雷诺数与轴输入功率均为1瓦。时均测量表明：悬停状态下推力对俯仰幅值的敏感性高于扭转，而低速拖曳时因攻角展向变化减弱该效应发生逆转；拖曳过程中扭转控制对晃荡模式比对螺旋桨模式更有效。我们分别建立定常与非定常推力模型与实测数据进行对比，模型偏差揭示扭转对前缘涡(LEV)的增益效应强化了晃荡力，而旋转效应则削弱螺旋桨推力。通过鳍片扭转与推力反向过程的同步摄像，以及推力时程曲线直接验证了因果关系。展向鳍片扭转实验证明：在保持其他参数不变仅调节扭转时，晃荡与螺旋桨模式均可产生近零推力（0至1牛顿，步进约0.1牛顿）?；蔚茨Ｊ较率迪至宋匏蔡耐屏Ψ较蚍醋冶３志酝屏χ挡槐?，而螺旋桨模式反转存在瞬态过程——虽然俯仰角变号使该瞬态减弱，但桨毂旋转方向改变会产生大幅尖峰（原因详见讨论）。基于鳍片个体流体动力学的精细推力控制（涉及最小惯性变化）更为平滑，明确证实无瞬态推力反转是波动鳍流体动力学的独特特性?；浦氐从诹街主⒛Ｊ骄哂邢嘟牡凸衫着凳?。非定常流体动力学与控制系统的动力学模型相似性表明：动物游泳者可能逐片控制涡脱落，而采用晃荡模式的本推进器理论上可实现类动物运动控制，螺旋桨模式则不具备该特性。
关键词： 流体动力学、振荡推进器、非线性控制、力瞬态、仿生学启发
更新于2025-09-19 17:13:59
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[IEEE 2019电信信号同步、产生与处理系统国际会议(SYNCHROINFO) - 俄罗斯(2019.7.1-2019.7.3)] 2019电信信号同步、产生与处理系统国际会议(SYNCHROINFO) - 光纤受温度作用时光纤通信线路就绪系数的仿真
摘要： 我们通过将自然界与工程领域中水下推进的波动翼面与稳态升力翼面集成于外观常规的推进器内，成功弥合了二者的非稳态与稳态推进机制。从0.1至1米位移体积范围内推进密度曲线的重叠现象证实了该方案的可行性——这种重叠同样存在于自然飞行器与人工飞行器之间。我们研制了一款直径0.7米的新型推进器，其可沿展向扭转（0至30度）的鳍片既能实现摆动模式（鳍片的横滚、俯仰与扭转独立变化），也可运行旋转模式（转速、鳍片俯仰角与扭转角独立调节）。本文探讨该推进器的创新原理：包括摆动与螺旋桨模式产生微小推力的机制、通过鳍片展向扭转控制推力幅值的方法，以及推力的骤然反向特性。当前实验拖曳速度较低（0至0.09米/秒），接近该推进器波动机制产生推力所需的最小诱导速度，测试参数为鳍片弦长8厘米、250转/分钟，雷诺数及轴输入功率均为1瓦。时均测量显示：悬停状态下推力对俯仰幅值的敏感性高于扭转效应，而低速拖曳时因攻角展向变化减弱导致二者关系逆转；拖曳过程中扭转控制对摆动模式比对螺旋桨模式更有效。我们分别建立稳态与准稳态推力模型与实测数据进行对比，模型偏差表明：扭转对前缘涡(LEV)的增益效应强化了摆动推力，而旋转效应则削弱螺旋桨推力。通过同步拍摄鳍片扭转与推力反向过程，以及推力时域轨迹，直接验证了因果关联。展向鳍片扭转实验证明：在摆动与螺旋桨模式下均可通过单纯扭转鳍片（其他参数不变）产生近零推力（0至1牛顿，步进约0.1牛顿）。摆动模式下实现了无瞬态突变的推力方向反转且保持绝对值不变，而螺旋桨模式反转存在瞬态过程——虽然螺距角变号使该瞬态较弱，但桨毂旋转方向改变会产生大幅尖峰（原因详见讨论）?；诘ジ鲼⑵魈宥ρУ木竿屏刂疲ㄉ婕白钚」咝员浠└交?，明确证实平滑推力可逆性是波动鳍片流体动力学的独特属性?；浦氐从诹街主⑵Ｊ骄哂邢嘟牡凸衫着凳?，非稳态流体动力学与控制系统的动力学模型相似性表明：动物游泳者可能逐片控制涡流脱落，而所提出的摆动模式推进器理论上可实现类动物运动控制，螺旋桨模式则不具备此特性。
关键词： 流体动力学、振荡推进器、非线性控制、力瞬态、仿生学启发
更新于2025-09-19 17:13:59