1 辽宁工业大学土木建筑工程学院，锦州 121001
2 辽宁工程技术大学土木工程学院，阜新 123000
3 重庆交通大学土木工程学院，重庆 400074
为研究细观模型的有效性，利用三维PFC-FLAC耦合方法构建玻璃纤维增强复合材料(GFRP)布约束煤矸石混凝土圆柱的细观连续-非连续耦合模型。通过已有试验数据验证了该模型的有效性，并在此基础上开展了0、2、4层GFRP布对煤矸石混凝土圆柱的轴压性能、破坏模式及吸能特性的影响研究。结果表明：建立的细观模型精度较高；煤矸石混凝土圆柱的极限破坏强度随GFRP层数增加而逐渐增大，能量吸收效率和体积比吸收能也均有相同的变化趋势，但存在增大比例减小的问题。从应力-应变曲线延性特征、峰值强度、破坏模式、总能量密度变化、能量吸收效率及体积比吸收能等六个方面综合考虑，兼顾经济成本与缠绕水平原则，确定GFRP布层数增加可以增强煤矸石混凝土圆柱的轴压性能。
煤矸石混凝土圆柱 GFRP布 被动约束 PFC-FLAC耦合方法 能量吸收效率 比吸收能 coal gangue concrete circular-column GFRP sheet passive confinement PFC-FLAC coupling method energy absorption efficiency specific energy absorption
强激光与粒子束
2023, 35(5): 055004
1 中国科学院上海应用物理研究所 上海 201800
2 中国科学院大学 北京 100049
熔盐换热器因其系统压力低、运行稳定以及经济性能好等特点在太阳能、核能和高温制氢等领域得到广泛应用。由于熔盐运行温度高，冷热流体温差大，导致熔盐换热器主要部件中产生的热应力不可忽略。本文采用流热固耦合方法分析U型管式换热器的温度场与应力场，首先运用计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）分析获取了换热器主要热性能参数，并与实验结果进行对比，最大偏差约3.07%，验证了CFD流体仿真结果的准确性。在此基础上，对熔盐管壳式换热器运行工况下的传热过程进行了详细分析，获得换热器流场和温度场。最后，通过Ansys workbench有限元软件计算得到由流场、压力场和温度场耦合产生的应力场，并着重分析了与换热管及壳体相连接的管板的应力分布，给出了管板最高应力值及某些路径的应力变化规律。结果表明：应力较大的部位发生在管板的布管区与非布管的连接区域，位于近壳侧的换热管内壁处，距离管板下端面约2 mm的位置。可为熔盐换热器实际运行和结构设计提供重要参考。
熔盐 流热固耦合方法 应力场分析 U型管式换热器 Molten salt Fluid-thermal-solid coupling method Stress analysis U-tube heat exchanger
1 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院,波谱与原子分子物理国家重点实验室, 湖北 武汉 430071
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 广东大湾区空天信息研究院, 广东 广州 510535
4 长江大学物理与光电工程学院, 湖北 荆州 434023
极紫外(XUV)光梳是近些年诞生的一种相干性良好的极紫外光源,它在精密谱测量以及强场物理领域有诸多应用。在极紫外光梳的产生过程中,极紫外光的耦合输出方式决定了其耦合输出效率、光强和频谱范围,是极紫外光梳产生装置中极其重要的一环。基于自主搭建的极紫外光梳平台,分别使用布儒斯特片和微纳光栅进行极紫外光的耦合输出,均可以得到微瓦量级的谐波输出。对比这两种方法可得,微纳光栅方法最终获得的谐波功率更高,空间结构也更加理想。而布儒斯特片易于制作、安装、清洁和更换,但作为透射型元件,其引入的非线性效应不利于极紫外光梳的性能优化。该研究为搭建性能优异的极紫外光梳系统提供了重要参考。
光学学报
2022, 42(11): 1134015
合肥工业大学光电技术研究院, 安徽 合肥 230009
以波长分别为633 nm和1319 nm的激光为例研究了激光耦合共焦系统。 为满足两种波长的激光合束聚焦后的会聚角小于10°的设计要求, 提出了两种解决思路:一是用反射镜和二向色镜 使双波长激光实现共光路,然后经离轴抛物面反射实现共焦;二是用透镜组耦合的方法把双波长激光分别耦合进二 合一合束器,合束器采用单模光纤,其芯径为9 μm, 数值孔径(NA)为0.14, 根据光纤和激光器参数设计耦合透镜组。 综合考虑采用第二种方法进行实验,给出实验方法及测量结果,并计算出两种波长激光各自的耦合效率。实验结果 表明:光纤耦合器耦合法能实现双波长激光合束,并且耦合效率较高,输入波长为633 nm、1319 nm时系统的耦合效率分别大于40%、30%, 实验结果满足设计要求,达到了预期效果。
激光技术 双波长激光耦合共焦 透镜耦合法 耦合效率 合束器 laser technology dual-wavelength laser coupled confocal lens coupling method coupling efficiency fiber combiner
西安交通大学 核科学与技术学院, 西安 710049
针对加速器驱动次临界系统 （ADS）瞬态问题，采用预估校正改进准静态方法 （PCQS）处理时空中子动力学方程中的时间自变量，采用蒙特卡罗方法处理相应的空间-角度-能量自变量，重点解决了低次临界度下模拟计算不稳定的问题，验证了TWGIL-Seed-Blanket动力学基准问题和小型模拟ADS问题，得到瞬态过程的功率变化结果，与基于其他方法的程序比较，经初步验证取得了较好结果，证明了该耦合方法可行。
加速器驱动次临界系统 瞬态分析 蒙特卡罗方法 预估校正的改进准静态方法 耦合方法 accelerator-driven subcritical system transient analysis Monte Carlo method predictor-corrector improved quasi-static method coupling method 强激光与粒子束
2018, 30(1): 016001
1 南京大学地球科学与工程学院, 江苏 南京 210023
2 南京工业大学环境科学与工程学院, 江苏 南京 211816
分子印迹聚合物(MIPs)的特异识别功能使其作为传感器的敏感材料具有很大的优势, 分子印迹光纤传感器(OFS-MIPs)具有广阔的应用前景, 已被广泛运用于环境、化学、医学、食品安全等领域。对OFS-MIPs的研究进展进行了综述, 对光纤传感与分子印迹间的耦合方法,OFS-MIPs的应用领域以及其存在的问题进行了探讨, 并对OFS-MIPs的前景进行了展望。
光纤光学 光纤传感器 分子印迹光纤传感器 分子印迹技术 特异性识别 耦合方法 激光与光电子学进展
2017, 54(12): 120003
1 南开大学现代光学研究所, 天津 300071
2 天津工业大学电子与信息工程学院, 天津 300387
3 天津市光电传感器与传感网络技术重点实验室, 天津 300071
采用折射率匹配耦合法，提出了一种偏振可调的单偏振单模太赫兹光纤。通过在纤芯设计非对称微结构来实现芯模x、y偏振模式的分裂；在包层空气孔中填充折射率匹配液来引入缺陷模式，通过调整液体折射率来分别实现它与芯模x、y偏振模式的匹配。结果表明，当液体折射率为1.288时，x偏振模式匹配。当入射光频率大于0.73 THz时，偏振损耗比大于100，光纤以y偏振模式运转；当入射光频率为1 THz时，偏振损耗比达到最大值1020。当液体折射率为1.338时，y偏振模式匹配。当入射光频率在0.87~0.93 THz时，偏振损耗比大于100，光纤以x偏振模式运转；当入射光频率为0.9 THz时，偏振损耗比达到最大值118。该设计实现了光纤单偏振运转模式的切换，具有宽带、可调、易于实现的特点。
光纤光学 光子晶体光纤 单偏振单模光纤 折射率匹配耦合法
上海交通大学 电子信息与电气工程学院 微纳电子学系, 薄膜与微细技术教育部重点实验室, 微米纳米加工技术国家级重点实验室, 上海 200240
基于扭臂式静电驱动结构的基本模型, 在忽略和考虑空气阻尼作用的两种情况下, 分别采用能量法和力电耦合分析方法得到扭臂式静电驱动器的pull-in电压。通过对比两种情况下的pull-in电压, 得出了驱动结构参数变化时空气阻尼作用对pull-in电压的影响。结果表明, 在一定范围内, 随着上电极长度、上电极宽度的增加以及上下电极之间间距的减小, 空气阻尼作用对pull-in电压的影响逐步增大; 并且当上电极宽度增大或者上下电极之间间距减小到一定程度时, 空气阻尼作用力甚至可以与驱动的静电力达到同一数量级, 此时必须考虑空气阻尼作用的影响。
扭臂式静电驱动 能量法 力电耦合方法 pull-in电压 空气阻尼 torsion electrostatic micro-actuator energy method electro-mechanical coupling method Pull-in voltage air damping
1 四川大学电子信息学院, 四川 成都 610065
2 中国工程物理研究院, 四川 绵阳 621900
3 华北光电技术研究所, 北京 100015
基于热流固多物理场耦合模型，仿真分析了高功率大口径薄片激光器冷却和抽运过程中的流动、对流扩散和热传导过程，对冷却液流场分布和工作物质温度场分布进行了分析，研究了抽运功率、冷却液流速对激光工作物质温度场分布的影响。仿真结果表明：冷却液流动、热传导和对流扩散引起冷却液温度在流动方向上逐渐升高，激光工作物质的温度在冷却液流动方向呈非对称分布，对称轴上的最高温度点在冷却液流动方向偏离激光工作物质轴心。激光工作物质在冷却液流动方向的对称轴的入口段与出口段的温差随抽运功率呈线性变化，随冷却液流速呈非线性变化。实验测量结果与模拟结果相一致。
激光器 薄片激光器 温度场分布 冷却液流场 热-流-固多物理场耦合
