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物理学报
中国物理学会，中国科学院物理研究所
物理学报

中国物理学会，中国科学院物理研究所

欧阳钟灿

半月刊

1000-3290

wulixb@aphy.iphy.ac.cn

010-82649294

100190

北京603信箱

物理学报/Journal Acta Physica SinicaCSCD北大核心CSTPCDEISCI
查看更多>>刊登物理学科各领域中原创性成果的前沿研究综述、研究快讯及研究论文。该刊以论文水平高、创新性强，发表速度快的特点，受到国内外物理学工作者的高度重视，被国际著名的SCI等17种核心检索系统收录。2004年在SCI数据库中，影响因子为1.250。该刊被引频次已连续5年居中国物理类期刊第一位，已达到国际期刊的中上水平。在中信所数据库中，该刊被引频次和影响因子已连续7年居中国物理类期刊第一位，曾多次被评为中国科学院优秀期刊一等奖，荣获首届、第二届、第三届国家期刊奖，2001年荣获中国期刊方阵“双高”（高知名度，高学术水平）期刊和2001，2002，2003，2004，2005年百种中国杰出学术期刊奖。　　　 欢迎各省、市、县图书情报界、科技教育界、高科技企业界及广大物理学工作者订阅。
正式出版
收录年代

    基于迁移学习的共形超构表面散射场高效智能计算方法

    刘凯越李腾耀郑娜娥田志富...
    107-121页
    查看更多>>摘要：共形超构表面具有灵活的外形,便于适应复杂的平台结构,在移动载体散射调控方面具有显著的应用优势.但共形超构表面散射场电磁仿真时间周期长、优化复杂,难以支撑共形超构表面的敏捷设计.本文提出了一种基于迁移学习的共形超构表面散射场高效智能计算方法.首先,根据天线理论和全波电磁仿真在物理机理上的同一性,预先用大量理论数据训练源域模型,构建相位分布与散射场的初始映射模型;然后,将少量全波仿真训练数据作为目标域样本,依托预训练、参数冻结和模型微调实现初始模型的有效迁移,完成超构表面相位分布到散射场映射模型的构建;最后,针对不同的共形几何结构,在迁移学习模型基础上进行了二次迁移.结果表明,本文所提方法的散射场计算时间较全波仿真下降3个数量级,在少样本条件下应用迁移学习后散射场计算精度平均提升19.8％,训练数据量仅占未迁移学习模型的42.9％,数据集收集时间缩短50.1％,同时在超构表面共形结构发生改变时具有一定泛化性.

    共形超构表面迁移学习散射场

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    基于声透镜的多频经颅聚焦

    卜梦旭顾文庭李博艺朱秋晨...
    122-129页
    查看更多>>摘要：经颅聚焦超声是一种具有发展前景的技术,具有无创、安全、穿透深度大等优点.声全息透镜作为一种低成本且便捷的经颅聚焦方法,具有较大的发展潜力.然而,基于单片声全息透镜通常只能实现单一经颅聚焦声场的重建,在实际应用场景下缺乏应用灵活性.针对该问题,本文提出了一种用于经颅聚焦的多频声全息透镜的设计方法,通过提取在不同频率下设计的聚焦到不同位置的两片声全息透镜中的有效信息,并将其整合到一片声全息透镜中来实现,生成的声全息透镜可以在不同频率的激发下聚焦到不同位置.仿真和实验结果表明,通过此方法设计的声全息透镜在不同频率的超声波激发下,可以克服颅骨对超声波的散射效应,在颅骨后方精确地形成高质量的声聚焦点.

    经颅超声超声聚焦声全息术全息透镜

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    高速钝锥对不同类型来流扰动的三维感受性

    万兵兵胡伟波李晓虎黄文锋...
    130-143页
    查看更多>>摘要：来流扰动感受性是边界层转捩的起始阶段,能决定边界层扰动以何种路径触发转捩.目前二维感受性研究较为充分,但现实来流扰动往往以非零角入射,导致空间扰动在圆锥周向上存在分量,造成感受性呈现三维特征,该问题研究偏少.前期仅研究了低频慢声波入射的三维感受性,对于不同类型扰动的三维感受性问题还未做系统性研究.本文采用高精度三维数值模拟技术和线性稳定性理论,开展有入射角的不同频率快/慢声波、熵波和涡波的钝锥三维感受性研究.结果发现,入射慢声波能够激发边界层第一和第二模态;快声波很难激发不稳定模态;熵波和涡波在低频条件下难以激发第一模态,但在高频下可激发第二模态.扰动入射角可造成感受性因周向位置而异,体现在主导扰动形式的差异和边界层扰动幅值的差异.不同扰动类型、频率下这种差异表现出不同的规律,入射正面、背面和侧面都有可能是最强感受性.导致这些现象可能是上游头部和入射正面扰动的共同作用结果.

    感受性来流扰动数值模拟稳定性分析

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    颗粒尺寸对纳米流体自然对流模式影响的格子Boltzmann方法模拟

    隋鹏翔
    144-156页
    查看更多>>摘要：采用无量纲格子玻尔兹曼(non-dimensional lattice Boltzmann method,NDLBM)对方腔内纳米流体的自然对流进行数值模拟,讨论克努森数(10-6 ≤ Knf,s ≤ 104)、瑞利数(103 ≤ Raf,L ≤ 106)、颗粒体积分数(10-2 ≤φs ≤ 10-1)等参数对纳米流体流动和传热的影响.结果表明:在不同Raf,L下,颗粒粒径对传热效率的影响是不同的.在低Raf,L的热传导区间,颗粒粒径对传热影响较小;在高Raf,L的热对流区间,较大的颗粒粒径显著提升了流动强度和传热效率.若保持Raf,L和φs不变,随着颗粒粒径的减小,纳米流体的传热方式由热传导转变为热对流.此外,针对高Raf,L的热对流区间,在兼顾了导热和流动性的情况下,最大传热效率所对应的颗粒体积分数为φs=8％.最后,通过分析平均努塞尔数(Nuf),L和纳米流体相较于基液增加传热率Ren,f随不同无量纲参数变化的三维等值面图,发现(Nuf),L和Ren,f的极值均出现在颗粒粒径为Knf,s=10-1.基于数值结果,构建(Nuf),L与Knf,s,Raf,L,φs之间的函数关系式,揭示了这些无量纲参数对传热性能的影响.

    克努森数纳米流体自然对流格子玻尔兹曼方法

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    高功率微波介质窗气体侧击穿特性的粒子-蒙特卡罗碰撞模拟

    舒盼盼赵朋程
    157-166页
    查看更多>>摘要：在高功率微波介质窗外表面周围,气体击穿是限制功率容量提升的主要因素之一,因此进行相应的模拟研究具有重要的意义.本文通过粒子-蒙特卡罗碰撞模型对介质窗气体侧击穿特性进行了模拟研究.将宏粒子合并方法引入该模型,大大减少了跟踪的宏粒子数量,以至于能够对整个击穿过程进行模拟与分析.结果表明,在宏粒子权重为变量下,击穿的时空演化特性与宏粒子权重为常数下的结果符合得很好.由于次级电子发射产额远小于1,所以气体电离是介质窗气体侧击穿的主导机理.电子电离和扩散导致等离子体的密度和厚度随着时间显著增加.电子密度的峰值未出现在介质表面处而是在距离介质表面100-150 μm的位置.这是因为大量的电子沉积在介质表面上,伴随产生的自组织法向电场驱使电子远离介质表面.由于本文关注的背景气体压强高于最大电离率对应的临界压强(约为1.33 × 103 Pa),所以电离率随着压强的增加而单调减小,并导致击穿发展得更加缓慢.通过比较击穿时间的模拟值与实验数据,证实了粒子-蒙特卡罗碰撞模型的准确性.

    气体击穿介质表面高功率微波粒子-蒙特卡罗碰撞模型宏粒子合并方法

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    非线性光纤中 Fermi-Pasta-Ulam-Tsingou现象的稳定性分析

    胡智李金花李萌萌马佑桥...
    167-175页
    查看更多>>摘要：稳定性是影响Fermi-Pasta-Ulam-Tsingou(FPUT)现象实验观测的一个十分重要的因素,针对文献中FPUT现象稳定性分析贫乏的问题,本文主要通过数值模拟方法研究非线性光纤中影响FPUT现象稳定性的主要因素.本文采用的初始条件为实验上比较容易实现的正弦扰动平面波加上白色噪声,发现增加扰动振幅及扰动信号与泵浦光之间的相位差均可极大程度的影响FPUT现象的稳定性.结果表明:1)当扰动振幅从零逐渐增加时,所观察到的FPUT现象的稳定性逐渐增强;当扰动振幅增加至临界值,FPUT现象的稳定性增至最强;当扰动振幅大于该临界值,FPUT现象的稳定性开始逐渐减弱.2)当扰动频率位于传统调制不稳定性区域时,随着扰动信号与泵浦光之间相位差从0增加至π/2,FPUT现象的稳定性先减弱,当相位差增加至某临界值,FPUT现象的稳定性减至最弱,当相位差大于临界值,FPUT现象的稳定性又出现逐步增强的规律.当扰动频率位于非传统调制不稳定性区域时,与传统情况不同,FPUT现象的稳定性随扰动信号与泵浦光之间的相位差的增加而增强.以上结果表明,在FPUT现象的实验中,为观察到更稳定的FPUT现象,扰动振幅的值不能太小,且扰动信号与泵浦光之间相位差也要适宜.

    调制不稳定性Fermi-Pasta-Ulam-Tsingou回归现象

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    褶皱状单层GeSe各向异性的能带漏斗效应

    刘俊杰左慧玲谭鑫董健生...
    176-183页
    查看更多>>摘要：褶皱结构引起的周期性连续变化应变为调控二维材料电子和光电性质提供了重要手段.然而,关于褶皱状二维材料的形成机理及其对相关物性的调控研究仍缺乏理解.本文基于原子键弛豫理论和连续介质力学方法,系统研究了褶皱状单层GeSe能带结构随波长和位置的变化规律.结果表明,由于各向异性的力学性质和褶皱引起的周期性连续变化应变,褶皱状单层GeSe表现出各向异性的能带漏斗效应,激子会定向聚集在褶皱的谷区域,且聚集能力随着波长的减小而增强.此外,当波长减小至106 nm,锯齿型褶皱状单层GeSe的能带漏斗消失,而扶手椅型褶皱状单层GeSe的能带漏斗依然得以保持.这些结果为褶皱状单层GeSe在激子输运中的应用提供了理论基础,并为设计高性能基于二维材料的光电器件提供了新策略.

    GeSe褶皱结构能带漏斗效应原子键弛豫理论

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    磁性原子链中的拓扑超导相竞争

    崔娜玮高嘉忻董慧菁李传奇...
    184-191页
    查看更多>>摘要：穿过磁性原子环的磁通能够诱导拓扑超导,这种方法既不需要自旋轨道耦合也不需要螺旋磁序,为实现低维拓扑超导提供新的思路.本文介绍了在二维s波超导表面环状沉积铁磁序磁性原子链模型,阐述了在此模型中磁通诱导拓扑超导的原理.同时考虑实际实验,磁性原子链打破了二维衬底表面的空间反演对称性,带来了 Rashba自旋轨道耦合,进而导致原子链螺旋磁序的出现.研究了 Rashba自旋轨道耦合和螺旋磁序对拓扑超导态的影响.结果发现,自旋轨道耦合对原有拓扑态具有破坏性的影响,而螺旋磁序只是推动了相变点在参数空间的转移,不破坏原有拓扑态.

    拓扑超导磁性原子环铁磁序

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    非线性磁电层合材料的对称等效电路理论及数值仿真分析

    张小丽殷秋鹏李果姚曦...
    192-201页
    查看更多>>摘要：本文研究了长度方向磁化、厚度方向极化的3层磁电复合材料的非线性特性.首先,基于Z-L模型,根据磁化强度的数值解特征,拟合了磁化强度函数,进一步推导了超磁致伸缩材料的动态参数,如动态压磁系数、动态弹性柔顺系数和动态磁导率,并分析了偏置磁场和预应力对相应参数的影响;其次,基于非线性磁致伸缩本构方程,建立了磁电层合材料的对称磁-弹-电等效电路模型,并推导了磁电系数表达式,分析了其随偏置磁场和预应力的变化曲线,与已报道的结果具有很好的一致性;最后,为了与理论结果进行比较,采用COMSOL软件设置相同的参数,绘制相应的磁电系数频率曲线,二者结果符合较好,并提取了最大峰值模态振动形状,可以方便地观察到磁电层合材料长度方向的振动情况.结果表明,这种对称磁-弹-电等效电路理论模型及使用COMSOL软件数值模拟的方法是可取的,为进一步进行磁电层合材料的非线性分析奠定了基础,使设计高精度磁电微型器件成为可能.

    非线性磁电层合材料对称等效电路理论数值仿真

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    基于大气环境下全无机钙钛矿薄膜及碳基太阳能电池的组分调控和添加剂工程

    仲婷婷郝会颖
    202-211页
    查看更多>>摘要：全无机CsPbX3材料作为一种新型的钙钛矿材料,应用于太阳能电池,具有生产高效、稳定的商用器件的潜在前景,但由空穴传输材料和贵金属电极所带来的成本和稳定性问题却亟需解决,由此基于无空穴传输层结构(HTL-free)的全无机体系的碳基钙钛矿太阳能电池(C-PSCs)引起了广泛关注.本文通过精细调控X位卤素阴离子中I和Br的比例,基于一步反溶剂法,在大气环境下制备CsPbIxBr3-x薄膜和HTL-free C-PSCs,找到兼顾效率和稳定的平衡点.之后,为进一步提高相应器件的性能,将苯乙基澳化胺(PEABr)引入钙钛矿中,最终基于PEABr处理后的钙钛矿薄膜具有更好的结晶度以及更低的缺陷态密度,而生成少量二维钙钛矿能够钝化钙钛矿薄膜,并抑制载流子的非辐射复合.通过适量PEABr处理后,器件的光电转换效率(PCE)显著增强,从对照组最佳器件的10.18％提高到12.61％.由此,该方法为大气环境下制备高效率、低成本的HTL-free C-PSCs提供了优化思路.

    全无机钙钛矿太阳能电池组分调控添加剂工程

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