纳秒激光烧蚀铝材料的二维数值模拟

为了探索纳秒脉冲强激光与材料的相互作用机理,建立了二维数值模型,利用有限差分法对纳秒激光脉冲烧蚀金属铝的温度场进行了数值模拟.通过对比不同脉宽、光斑和能量下激光引起的温度场随时间的演化,发现脉冲的前期温度升高比后期快.等温图显示中心温度升高最快,烧蚀轮廓与激光束形状相似,烧蚀深度达1—5 μm.脉宽越长,烧蚀越窄和越深,光斑越大,烧蚀越宽和越浅.数值研究表明,1)激光的脉冲形状、脉宽和功率密度直接影响烧蚀的形状和深度;2)激光功率密度在10⁹ W/cm²量级烧蚀     

锥形空心银波导的聚焦特性

利用时域有限差分(FDTD)方法数值演示了一种能光学引导和聚焦激光的锥形空心银波导,数值模拟结果表明这种锥形空心银波导能把激光聚焦成一个极小的、直径只有1 μm、强度高度局域性的光斑.对锥形波导能光学引导和聚焦激光的物理机理作了分析和探索,并进一步探讨了激光倾斜入射、波导几何结构对锥形波导聚焦特性造成的影响,这些研究结果对于锥形光学的应用、快点火或产生高能带电粒子中锥靶结构的最佳设计具有重要的参考价值.     

非稳腔主动式直接获取纳秒近似无衍射贝塞尔绿光

通过对基于轴棱锥的贝塞尔谐振腔和贝塞尔-高斯谐振腔的研究,设计了一台腔内倍频Nd:YAG纳秒近似无衍射贝塞尔绿光激光器. 非稳激光器谐振腔由轴棱锥和凸面镜组成. 实验采用单灯脉冲抽运激光增益介质Nd:YAG晶体,倍频晶体选用KTP. 当抽运电压为350 V时,由主动式直接产生纳秒近似零阶贝塞尔绿光,其脉冲宽度为55.1 ns,波长为532 nm,线宽为0.8 nm,近似无衍射零阶贝塞尔绿光的中心光斑直径为192 μm. 利用Fresnel-Kirchhoff 衍射积分和Fox-Li迭代法,通过数值计算得出     

钙原子二步三光子与三步三光子共振电离研究

激光共振电离光谱技术是痕量分析中的重要手段之一。本文以速率方程理论为基础 ,对钙原子的激光共振电离过程进行分析 ,通过编程对该原子的二步单色三光子和三步三色三光子非饱和激发电离过程进行模拟 ,得到了相应的电离效率与激光的能量、作用时间之间的关系曲线 ,并对这 2种电离方案进行了比较。     

海带配子体对激光的反应

从六十年代始,人们便开始了在农业上应用激光的研究。据报道:美国、加拿大用激光对蚕豆、萝卜和南瓜种子处理后生长明显加快;苏联用He-Ne激光处理蕃茄和黄瓜种子,能提高其发芽率和促进发育。我国激光技术发展也很快,曾有人用各种激光对一些粮食、蔬菜等作物的种子进行了处理,均能不同程度促使种子提前发芽、成熟,达到增产的目的。这些实验为激光在农业上的应用开辟了广阔前景。而激光用于海藻育种方面的实验,很少有报道。我们于1978年开始用海带雌配子体作材料进行激光生物学效应的探索实验。拟为海藻     

机载激光测深在我国海道测量中应用的可行性研究

自1968年美国纽约州叙拉古(Syucause)大学研究中心的G.D.Hichman首先提出了用激光脉冲测量的想法,并在1969年的《环境遥感》杂志上发表了题为“用于测量近岸水域的机载脉冲式激光机”一文以来,世界海洋大国相继对机载激光机进行了研制;美国、澳大利亚走在最前列。到目前为止,已有数十台机载激光测深仪问世,并投入使用。 本文将主要介绍机载激光测深原理,激光能量传播定理、扫描格式、各国机载激光测深仪发展及性能.并对机栽激光的应用领域和我国海道测量中的应用可行性进行研究。提出了发展我国机载激光测深系统的设想。     

机载激光测深椭圆扫描海面点轨迹分析

本文介绍了机载激光测深的椭圆扫描机械原理,推导出确定激光海面点位置的数学模型,最后通过编程模拟运算,对其轨迹特征进行了描述。     

激光在小尺度湍流场中的透射功率模型

从激光在小尺度湍流场中的透射特性出发,对螺旋桨扰动粒子湍流场进行了模拟仿真,结果显示在距离螺旋桨较远的区域,存在尺度较大的涡旋结构;分析小尺度湍流场中粒子浓度时空变化情况,建立了小尺度湍流场中激光透射模型,并对理论模型进行了水池实验验证。实验显示：大尺度涡旋结构导致粒子浓度在距离螺旋桨较远的湍流区域比较近的区域变化更加剧烈;最终,从螺旋桨扰动流场导致粒子重新分布引起激光透射功率改变的角度,建立了激光在小尺度湍流场中的透射功率模型。     

一种机载激光测深回波信号的处理方法

利用回波信号的物理性质代替几何性质,将Darcy渗流方程与非线性扩散方程耦合,提出了一种基于多物理场的信号处理方法,通过有限差分方法进行离散化处理,实现对机载激光测深回波信号的处理。在此基础上,基于激光在海水中的传播特性,建立数学关系式,对机载532 nm激光测深系统回波信号进行数值模拟,利用多物理场信号处理方法对仿真模拟数据进行处理,并与传统滤波方法比较。实验结果表明,该方法可以很好地应用于机载激光回波信号的处理中,通过比较得出多物理场方法精度较高,算法稳定,验证了该方法的可行性与有效性。     

数值模拟飞秒激光加热金属的热电子发射

研究了超短超强激光脉冲与薄膜靶相互作用中产生的电子热发射.当超短激光脉冲与薄膜靶相互作用时,首先入射超短脉冲激光对吸收深度内的自由电子进行热激发;接下来热激发电子将能量传递到附近的晶格,再通过电子和晶格二体系的热传导,以及电子晶格间的热耦合,将能量传递到材料的内部.因此,电子在皮秒级甚至更短的时间内不能与晶格进行能量耦合,使电子温度超出晶格温度很多,电子热发射就变得非常明显了.用双温方程联合Richardson-Dushman方程的方法对飞秒脉冲激光照射金属靶的电子热发射进行了研究,结果发现电子热发射对飞     

FPSO结构低周疲劳寿命计算方法研究

FPSO在海洋环境中频繁地进行装载与卸载操作,使FPSO船体结构产生较大的应力幅值,尤其是承受货油压力的内底纵骨。由于局部的应力集中,应力幅值超过材料的屈服强度,其装卸载次数小于104时,结构将产生低周疲劳。研究一种新的计算方法,根据Neuber假设进行塑性修正,通过应变范围得到伪热点应力范围,并确定热点应力与伪热点应力之间的关系。推导出一种新的S-N曲线作为低周疲劳的设计曲线,以伪热点应力作为计算量来预测低周疲劳寿命,降低了船体结构低周疲劳寿命计算的难度。     

Assessment of Fatigue Strength of An Offshore Floating Production and Storage Unit

The procedure of assessment of structural fatigue strength of an offshore floating production and storage and offloading unit(FPSO) in this paper. The emphasis is placed on the long-term prediction of wave induced loading, the refined finite element model for hot spot stress calculation, the combination of stress components, and fatigue damage assessment based on S-N curve.     

导管架下水过程中浮力及浮心精确计算

在导管架下水运动过程中,其组成杆元相对于海平面的位置复杂多样。在导管架下水参数计算和仿真时,为了计算导管架的浮力和浮心,经常采用估算的方法,由于误差比较大而影响了计算和仿真的精度。分析了导管架下水运动过程中杆元的各种状态,用解析的方法推导出导管架下水运动过程中的浮力和浮心的精确计算公式,提高了导管架下水参数计算及其模拟的精度。     

Truss Spar平台桁架管节点疲劳分析

Truss Spar平台在风、浪、流的作用下,结构受力十分复杂,准确分析其疲劳强度相当困难。通过建立Truss Spar平台三维有限元模型,利用HydroD软件进行载荷预报、波浪搜索,得到产生最大应力幅响应的最不利浪向和相位角。运用Sestra软件进行整体有限元分析,得到的结果作为桁架管节点细化模型的边界条件,再用Nastran软件进行局部分析求得节点的热点应力,修正壁厚影响。最后根据DNV规范的S-N曲线计算了管节点的疲劳寿命。     

线性偏振光激发的错位表面等离子体激元纳米结构聚焦

利用扫描近场光学显微镜观测并分析了两种表面等离子体激元纳米结构对表面等离子体激元(SPP)的激发和聚焦现象. 用线偏振光照射有半个周期相位差的环状沟槽结构与有半个周期位相差的环状狭缝结构,得到了单点的SPP聚焦. 有限时域差分法的模拟结果验证了实验中观测的现象. 这两种相位错位的表面等离子体激元纳米结构,突破了由于干涉导致的线偏振光不能得到单个聚焦点的限制. 与采用径向偏振光激发而得到单个聚焦点的方法相比,线偏振光不需要聚焦,也不需要将光束中心对准纳米结构的几何中心即可得到单点聚焦.     

使用姿态传感器时动吃水改正问题探讨

根据测深中心深度计算公式,提出了动吃水改正直接采用测深换能器动吃水所存在的问题,详细论证了姿态传感器与测深换能器偏心安装时,采用姿态传感器处的动吃水和静态吃水变化推算测深中心吃水的必要性,给出了动态吃水改正的具体建议.     

海洋观测浮标体水中平衡性分析

海洋观测浮标系统应用广泛,浮标体的平衡性能是影响海洋观测浮标使用的重要因素之一(着重观测波浪等水文参数除外)。以一种主体直径为2.3 m的浮标体为例,运用动力学平衡理论,通过数学分析法进行推演计算,分析后得到了此浮标体的重心和浮心的位置。其中,重心位于主浮体的中轴线偏下位置;按照浮标体倾斜一定角度的情况下,推算出浮标体浮心位置,并由此得出其稳心的位置。依据计算,得出浮标体倾斜20°的情况下,此浮标体依然处于稳态平衡,理论结果表明此浮标体设计具有一定的可行性。通过海上实际测试,验证了理论计算分析的正确性。文中对浮标体平衡性的研究采用了理论分析与实验印证相结合的方法,其分析计算方法具有普适性,适用于其他型号的海洋观测浮标体,乃至所有水面浮体的平衡性分析,可为水面浮体设计提供借鉴。     

港池爆炸兴波响应的计算方法

本文以爆炸兴波的ＭＡＣ法轴对称计算结果为初值，提出了对于实际港池后期兴波响应的两种计算方法。其一是基于溶器内液体驻留运动的振型叠加法，其二是爆炸早期兴波与浅水波理论的时域衔接法。进行了一千吨ＴＮＴ当量在港池内触水爆兴波的实例计算。计算表明，该方法能够合理地描述波浪演化特征，与爆炸现场的景观相吻合，可为工程设计提供简易、实用的结果。     

BP神经网络在海洋赤潮预测中的应用

A red tide as an sananomalous ecological phenomenon is characterized with abruptness and nonlinearness,and red tide prediction has been a hot spot in ocean ographic studies.In this paper,by using the principle of fuzzy mathematics,we developed a computer progran to simulate the BP model on the basis of Visual C⁺⁺ language.Engineering analysis shows the same result between the simulation and the observation of red tide which is practical. The calculation procedures are simple and easy.     

Numerical Calculation Methods for Wavemaking Response Induced by Explosion in Harbour

Using the axial symmetry results of marker and cell (MAC) method as initial value in this paper, two numerical calculating methods are presented for the late wavemaking response induced by explosion in harbour. One of the methods is the superposition method of the vibration mode based on fluid slosh in container. Another one is the joining method of the MAC results with the shallow wave theory calculation in time domain. As a practical example, it is conducted to the numerical calculation about 1000 ton TNT equivalent explosion within touch of water surface. The results show that it can be rationally described with the methods to the wavemaking progress and character. The numerical results are identical with the observed scene on the spot experiment. The methods are simple and applicable in the engineering design.