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相场法研究Fe84Cu15Mn1合金富Cu相析出的内磁能作用机理
蒋新安, 赵宇宏, 杨文奎, 田晓林, 侯华
2022, 71 (8): 080201.  出版时间: 2022-04-20
摘要 +
本文基于连续相场模型, 对内磁能作用下Fe-Cu-Mn合金中富Cu相析出行为进行了研究, 得到不同温度、不同Mn, Cu含量条件下的内磁能对富Cu相的平均颗粒半径、体积分数、吉布斯自由能的影响. 模拟结果表明, Mn含量越低, 居里温度越高, 内磁能对自由能的贡献越大, 且内磁能的贡献随温度升高而减小; 内磁能降低了相结构转变势垒, 促进了相结构转变. 沉淀相体积分数随Cu含量增加而增加, 通过对比有无内磁能对沉淀相体积分数的影响, 内磁能作用导致沉淀相拥有更大的体积分数. 因此在内磁能作用下, 富Cu相具有较大的平均粒径、体积分数和较小的矫顽力, 同时预测了合金硬度的变化趋势.

编辑推荐

离子阱中以声子为媒介的多体量子纠缠与逻辑门
刘腾, 陆鹏飞, 胡碧莹, 吴昊, 劳祺峰, 边纪, 刘泱, 朱峰, 罗乐
2022, 71 (8): 080301.  出版时间: 2022-04-20
摘要 +
高保真度的多离子纠缠和量子逻辑门是离子阱量子计算的基础. 在现有的方案中, Mølmer-Sørensen 门是比较成熟的实现多离子纠缠和量子逻辑门的实验方案. 近年来, 还出现了通过设计超快激光脉冲序列, 在Lamb-Dicke区域以外实现超快量子纠缠和量子逻辑门的方案. 这些方案均借助离子链这一多体量子系统的声子能级来耦合离子之间的自旋状态, 并且均通过调制激光脉冲或设计合适的脉冲序列解耦多运动模式, 来提高纠缠门的保真度. 本文从理论和实验层面分析了这些多体量子纠缠和量子逻辑门操作的关键技术, 揭示了离子阱中利用激光场驱动离子链运动态, 通过非平衡过程中的非线性相互作用, 来实现量子逻辑门的基本物理过程.
含记忆阻尼函数的周期势系统随机共振
许鹏飞, 公徐路, 李毅伟, 靳艳飞
2022, 71 (8): 080501.  出版时间: 2022-04-20
摘要 +
研究了外部周期信号和内部噪声共同激励下, 含记忆阻尼函数的周期势系统的随机共振. 针对具有多稳态特征的周期势系统, 推导出适用于一般多稳态模型的系统响应振幅和功率谱放大因子. 研究结果表明, 功率谱放大因子随温度的变化曲线出现单峰, 说明含记忆阻尼函数的周期势系统存在随机共振现象, 并且系统的记忆特性和稳态点数量对共振行为有着显著影响. 此外, 利用随机能量法进一步分析了系统的随机共振现象, 发现共振效应随着记忆时间的增加先减弱再增强. 在适当的温度条件下, 存在最优记忆时间可以最大化外部周期力对系统所做的功.

编辑推荐

基于因果检验的非线性系统的预测试验
张绿夷, 王革丽, 谭桂容, 吴越
2022, 71 (8): 080502.  出版时间: 2022-04-20
摘要 +
非线性、非平稳系统的预测是一个具有重要科学意义的研究课题. 最近一些工作已将收敛交叉映射算法(convergent cross mapping, CCM)用于检验变量之间的因果关系, 由于在CCM算法中, 相空间中相互靠近的点在时间上具有相似的发展趋势和运动轨迹, 因此该方法可以尝试应用于非线性、非平稳系统的预测试验研究中. 鉴于此, 本文将CCM算法分别应用于Lorenz系统和实际气候时间序列的预测中, 并检测不同相空间重构方法对预测效果的影响. 主要结果如下: 1)不论是理想Lorenz模型还是实际气候序列, 对于单变量、多变量和多视角嵌入法3种重构相空间方法而言, 多视角嵌入法对变量的预测效果最好, 表明对于给定长度的时间序列, 重构相空间中包含的信息越多, 其预测能力越强; 2)将NAM (northern hemisphere annular mode)加入SAT (surface air temperature)的重构相空间中可以改善SAT的预测效果. 在使用单变量、多变量和多视角嵌入法进行预测时, 利用复杂系统中变量中共有信息的特性, 在时间序列长度一定的情况下, 可以利用动力系统的复杂性来增加系统内的信息. 基于因果检验的预测建模方法, 通过挖掘数据中定量信息的提取, 对非线性、非平稳系统预测技巧的改进提供了一个新颖的思路.
基于机器学习的非线性局部Lyapunov向量集合预报订正
康俊锋, 冯松江, 邹倩, 李艳杰, 丁瑞强, 钟权加
2022, 71 (8): 080503.  出版时间: 2022-04-20
摘要 +
基于Lorenz96模型初步探讨了机器学习算法提高非线性局部Lyapunov向量(NLLV)集合预报效果的可行性和有效性. 结果表明: 基于岭回归算法和NLLV集合预报结果建立的机器学习模型(Ens-ML)能够有效提高整体预报技巧, 而且优于集合平均预报(EnsAve)、控制预报(Ctrl)以及基于Ctrl结果建立的机器学习模型(Ctrl-ML). 同时, 还发现Ens-ML的预报技巧改进程度依赖于集合成员的数量, 即增加集合成员数有助于提高Ens-ML模型的整体预报准确率. 通过对比个例预报表现得到, 随着预报时间延长, Ens-ML, Ctrl-ML和EnsAve的个例预报误差逐渐小于Ctrl. 进一步分析Ens-ML, Ctrl-ML和EnsAve预报的吸引子, 发现它们的概率分布的值域收缩、峰度增大并向平均值靠拢, 尤其Ens-ML的表现更为明显.
双腔比对折射率法测定气体压力
刘洋洋, 胡常乐, 孙羽, 王进, 胡水明
2022, 71 (8): 080601.  出版时间: 2022-04-20
摘要 +
搭建了基于气体折射率方法的气体压力测量装置, 测量区间为10—100 kPa, 采用双腔比对方法对装置进行了检验. 通过将两个真空腔体分别控温, 并且真空连通, 保证了两个腔内气体压力相同. 以高纯氮气(6N)为气体介质, 在不同气体压力条件下, 得到了双腔对比测量的初步结果. 结果显示, 基于光学方法的气体折射率压力计重复度高于30 × 10–6, 显著好于商用电容式薄膜压力计, 说明该方法具有很大潜力. 本文还分析了测量中的误差来源, 并计划通过改进系统设计以提高测量精度.
用于磁旋转光谱的环形永磁阵列的匀场分布仿真优化
贾丰鸣, 梅教旭, 王瑞峰, 程刚, 刘锟, 高晓明
2022, 71 (8): 080701.  出版时间: 2022-04-20
摘要 +
法拉第磁旋转光谱(Faraday rotation spectroscopy, FRS)技术因其高灵敏度, 零背景噪声, 以及能有效避免抗磁性物质干扰的特性广泛应用于各类顺磁性痕量气体的探测. 目前大部分FRS技术采用线圈构造电磁场, 存在能耗高、发热多等问题. 为此, 开展了基于组合环形永磁体的空间磁场分布建模仿真研究, 意在建立轴向分布的磁场, 为测量FRS提供基于永磁体的沿光轴方向的匀强磁场. 仿真采用有限元网格剖分的方法, 基于麦克斯韦方程组, 开展组合磁环的磁场分布仿真研究, 并通过实验测量实际钕铁硼永磁体磁环阵列的磁场分布, 证明了建立物理模型的可靠性. 在此基础上提出了对永磁体磁环阵列的3种优化方案—单理想值优化、多段式单理想值优化和梯度优化方案, 来构造中心轴线磁感应强度分布均匀的匀强磁场. 最后通过引入磁场均匀度, 计算评估并分析比较了不同优化方案的优化效果, 为研发基于永磁体的FRS光谱设备提供参考.
InP中子位移损伤效应的Geant4模拟
李薇, 白雨蓉, 郭昊轩, 贺朝会, 李永宏
2022, 71 (8): 082401.  出版时间: 2022-04-20
摘要 +
磷化铟(InP)作为第二代化合物半导体材料, 抗辐照能力强, 光电转换效率高, 在光子领域和射频领域具有优势. 大气空间中, InP半导体器件受大气中子辐照影响, 器件性能发生退化. 本文采用蒙特卡罗模拟软件Geant4对InP中子辐照效应进行模拟, 得到InP中不同能量中子产生的位移损伤初态分布. 结果表明: 在微米量级内, 非电离能量损失(NIEL)随深度均匀分布, 在厘米及更高量级上, NIEL随着入射深度的增大而降低, 当靶材料足够厚时可以降低至零; 分析1—20 MeV中子入射3 μm InP产生的NIEL及其随深度分布, 发现NIEL随入射中子能量的增加呈现出先升后降的趋势, 该趋势主要由非弹性散射反应产生的初级反冲原子(PKA)造成; 分析1—20 MeV中子入射3 μm InP产生的PKA种类、能量, 发现In/P的PKA占比较大, 是产生位移损伤的主要因素, 中子能量越高, PKA的种类越丰富, PKA最大动能越大, 但PKA主要分布在低能部分. 研究结果对InP基5G器件在大气中子辐射环境中的长期应用具有理论和指导价值.
高超声速类HTV2模型全目标电磁散射特性实验研究
马平, 韩一平, 张宁, 田得阳, 石安华, 宋强
2022, 71 (8): 084101.  出版时间: 2022-04-20
摘要 +
针对临近空间高超声速飞行器目标探测与识别研究的需求, 开展了高超声速飞行器非均匀等离子体电磁散射特性模拟测量研究. 利用弹道靶设备发射高超声速类HTV2模型形成模拟的超高速复杂外形目标, 弹道靶高精度阴影成像系统和雷达测量系统分别测量高超声速类HTV2模型姿态、全目标C波段/X波段电磁散射特性, 获得了不同实验条件下模型全目标雷达散射截面积(RCS)等实验数据. 研究结果表明: 在不同实验状态下, 包覆等离子体鞘套的高超声速类HTV2模型同一测量波段的RCS差别超过1个数量级, 模型姿态角对包覆等离子体鞘套的高超声速类HTV2模型RCS影响较大, 最大相差1个多数量级; 在给定的实验条件下, 模型尾迹C波段RCS远小于包覆等离子体鞘套的模型RCS, 模型尾迹X波段RCS显著增强; 高超声速类HTV2模型全目标C波段电磁散射能量主要分布在模型及其绕流区域, X波段电磁散射能量主要分布在模型及其绕流区域和等离子体尾迹区域. 根据弹道靶实验条件, 开展了包覆等离子体鞘套的高超声速类HTV2模型电磁散射特性数值仿真, 仿真结果与实验结果之间的最大误差小于4 dB, 验证了本文提出的非均匀等离子体包覆目标电磁散射特性建模方法的有效性.
幅相同调的吸波-对消雷达散射截面减缩超表面设计
袁方, 毛瑞棋, 高冕, 郑月军, 陈强, 付云起
2022, 71 (8): 084102.  出版时间: 2022-04-20
摘要 +
更宽的工作频带和更低的雷达散射截面(radar cross section, RCS)一直是低可探测领域研究的热点, 然而这两者往往难以兼顾. 鉴于此, 本文提出了一种幅相同调的吸波-对消RCS减缩超表面, 通过在宽带范围内同时设计两个单元的反射相位和反射幅度, 使目标RCS在空间域和能量域分别获得10 dB以上减缩, 从而通过叠加获得20 dB以上的宽带RCS减缩. 仿真和实验结果表明, 在两种极化下, 幅相同调的吸波-对消RCS减缩超表面可以在6.10—12.15 GHz频带范围内获得20 dB以上的RCS减缩效果, 同时10 dB减缩带宽为4.3—14.2 GHz. 所设计的超表面具有减缩幅度大、减缩频带宽、质量轻、单层结构、极化稳定性好、柔性易共形等优点, 有望为低可探测材料研制以及低可探测装备性能提升提供新的技术途径.
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