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oe1(光电查) - 科学论文

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  • AIP会议录 [美国物理联合会出版社第15届聚光光伏系统国际会议（CPV-15）- 摩洛哥非斯（2019年3月25-27日）] 第15届聚光光伏系统国际会议（CPV-15）- 硅太阳能电池磁场成像（MFI）与磁场模拟的比较

    摘要： 在太阳能电池中，电流是通过全区域分布的电注入或光流产生的。每束流动的电流都会根据其强度和方向产生相应的磁场。最近，一种名为磁场成像（MFI）的新测量技术问世，该技术通过成像产生的磁场来测量电流强度和方向。该方法已应用于多种缺陷检测，例如太阳能电池互联条与跨接条之间缺失或有缺陷的焊点。本文将不同太阳能电池配置及缺陷的MFI测量结果与有限元磁场模拟进行对比，对结果进行了定性与定量分析讨论。该模型用于获取基于测量高度的分辨率极限，以及MFI方法可检测的缺陷（互联条断裂或焊点缺陷）。几何形状和材料参数（在合理范围内）的变化——包括电流流动及相应磁场分布——显示制造公差（如层厚度、焊带/互联条宽度）以及导致电阻变化的材质波动影响甚微。测量高度和电流强度对磁场强度的影响最为显著，因此成为工艺与产品优化的关键切入点。

    关键词： 磁场成像、有限元法（FEM）、磁成像（MFI）、太阳能电池缺陷、硅太阳能电池

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 基于D型光纤和悬挂芯光纤的金属纳米线纳米等离子体光学传感器评估

    摘要： 在光纤中引入金属纳米结构彻底改变了等离子体传感器领域，因为它们能产生更尖锐、更精细调谐的共振，从而实现更高的灵敏度和分辨率。本文评估了基于D型光纤和悬挂芯光纤（含金属纳米线）的三种不同等离子体光纤传感器的性能。研究探讨了不同材料、组件几何结构及其相对位置如何影响局域等离子体模式与导模之间的耦合，同时分析了这种耦合对不同模式光功率空间分布的影响——进而影响它们的重叠与耦合程度，最终决定传感器性能。本研究采用基于有限元方法的数值模拟来验证定制导模特性以增强与局域模式耦合的重要性。灵敏度和分辨率的测试结果表明，采用含金属纳米线的悬挂芯光纤具有显著优势。

    关键词： 悬芯光纤、金属纳米线、有限元法、光纤传感器、D型光纤、表面等离子体共振、等离子体折射率传感器

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • [2019年第二届高压工程与电力系统国际会议（ICHVEPS）——印度尼西亚巴厘岛登巴萨（2019.10.1-2019.10.4）] 2019年第二届高压工程与电力系统国际会议（ICHVEPS）——光伏发电（PV）上网电价（FIT）模式综述

    摘要： 本文基于磁矢势的矢量表示，提出了一种广义库仑规范下双旋度方程的求解方法。传统库仑规范通过消除旋度算子的零空间来保证解的唯一性。然而由于散度算子无法直接作用于棱边单元（旋度协调元），磁矢势通常采用节点单元表示，这种约束过于严格——因其同时要求切向连续性和法向连续性。受Whitney形式数学算子与霍奇（星）算子映射的启发，可将磁矢势散度整体近似为Whitney单元表示，从而采用棱边单元展开磁矢势，在保留其矢量特性的同时仅需满足切向连续性。最终原方程可改写为广义形式，并通过有限元法以更自然精确的方式求解。

    关键词： 惠特尼形式，广义库仑规范，有限元法（FEM），静磁学

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 激光成形过程中表面的在线测量

    摘要： 激光成形过程以高温梯度和局部变形为特征。该工艺利用激光引入热应变，通过迭代施加局部变形与高温梯度，形成复杂动态的成形过程。为理解该过程的动态特性，学界采用了多种模型，但这些模型的验证通常仅基于最终形状对比。本研究尝试测量激光成形过程中的动态响应，提出了一种用于测量V型弯曲动态响应的激光成形实验装置。采用二维激光测距扫描仪测量垂直于激光加热扫描路径的线形区域，通过扫描多个样本并改变测距仪沿加热路径的相对位置，最终构建出成形表面。表面分析表明板材在成形过程中呈现差异化变形特征——这有助于揭示激光成形过程中的动态变化规律。通过典型案例研究，将实验结果与先进数值模型进行对比，两者显示出良好相关性，证明所测动态响应可用于提升激光成形数值模型的验证精度，从而增强数值模拟结果的可靠性。

    关键词： 在线测量、有限元法、激光成形、AISI 304不锈钢、弯曲角度

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 具有金属-绝缘体-金属多层结构的混合等离子体纳米贴片天线的开发者设计

    摘要： 采用Ansoft高频结构仿真器（HFSS）中的有限元法（FEM），研究了基于金属-绝缘体-金属（HMIM）多层结构的混合等离子体纳米贴片天线在125-250太赫兹频段的工作特性。该天线在槽宽Wg=50纳米、Ws=100纳米时呈现49.5太赫兹（151.5-201太赫兹）的宽频带，在Ws=20纳米时具有双频带特性。结果表明：工作频率（附近）处输入阻抗为50.3欧姆（实部电阻）和2.3欧姆（虚部电抗）。在176太赫兹谐振频率下获得23.98分贝的最大增益，170太赫兹和190太赫兹谐振频率处的最大方向性分别保持在6.73分贝和7.46分贝以上。通过对比既往设计方案验证了本天线性能优势。分别在Φ=90°和Φ=0°平面模拟了160太赫兹与197太赫兹不同谐振频率下的共极化与交叉极化辐射方向图。为适应高增益应用需求，设计了该天线的一维和二维阵列结构。

    关键词： Ansoft高频结构仿真器，宽带宽，混合等离子体纳米贴片天线，高增益应用，金属-绝缘体-金属，有限元法

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 含缺陷单支节等离子体金属-绝缘体-金属波导的中红外传感特性

    摘要： 设计了一种结构简单的高灵敏度表面等离子体激元（SPP）传感器，该传感器由带有单个短截线的金属-绝缘体-金属波导构成，短截线中包含若干银纳米棒缺陷，并采用有限元法对其作为折射率传感器和温度传感器的应用进行了数值研究。模拟结果表明，单个短截线中银纳米棒缺陷的存在对灵敏度性能具有显著影响，这为在纳米尺度上操控系统响应提供了额外自由度。折射率灵敏度最高可达5140 nm/RIU（RIU为折射率单位），温度灵敏度约为2.05 nm/℃，通过改变短截线长度（h）、缺陷棒半径（r）及短截线中缺陷数量（N）可进一步提升性能。该简单结构的传感特性为设计集成化纳米级折射率传感器和温度传感器铺平了道路，其核心在于采用含缺陷的单短截线结构实现高度集成化光路。

    关键词： 集成光路、折射率传感器、银纳米棒缺陷、金属-绝缘体-金属波导、温度传感器、表面等离激元、有限元法

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 优化光伏-热电系统的热电元件布局以实现最大发电量

    摘要： 提出了一种混合光伏-热电单偶的有限元法（FEM）模型，用于确定热电发生器（TEG）元件在最大效率下的最优几何结构。基于TEG材料温度相关特性，采用有限元法求解了热电传热的三维（3D）控制方程。仿真中分析的TEG几何参数包括n型和p型面积比（An/Ap）、TEG长度及面积。结果表明：对于不同面积和长度的TEG，光伏-热电系统的最大功率输出均出现在An/Ap=1时，这与单独优化TEG的情况不同。本研究将为光伏-热电系统设计提供重要参考。

    关键词： 有限元法，最大效率，光伏-热电（PV-TE），温度分布，占地面积

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 大型零件激光金属沉积过程中的畸变分析

    摘要： 大型部件的激光金属沉积（LMD）技术对航空航天工业而言极具挑战性。该技术每小时可生产数公斤材料且几乎不受部件尺寸限制，因而与传统铸造、焊接和轧制生产工艺形成竞争。大尺寸部件制造的主要难题之一是严重变形。为获得所需尺寸精度并防止增材制造部件断裂，必须评估残余应力与变形情况。通过有限元模拟研究了应力和应变的逐层演化效应，结果表明所开发的模拟程序能成功预测轴对称部件的变形。研究发现增大圆柱体半径会导致侧壁残余径向位移和曲率增加。最高环向拉应力和轴向应力在基材附近达到屈服强度的1.15-1.2倍。若沉积材料延展性较弱（如钛合金），侧壁近基材区域很可能发生断裂。为验证模拟程序精度进行了多次实验测试，通过三维激光扫描仪分析构建部件的形状。

    关键词： 残余应力、激光金属沉积、变形、有限元法。

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 聚丙烯在最佳激光焊接温度下焊缝界面深度与宽度的预测

    摘要： 在本初步研究中，通过有限元法（FEM）与响应面法（RSM）相结合的方法，系统研究了聚丙烯的透射激光焊接（TTLW）。采用COMSOL Multiphysics软件求解三维瞬态热扩散方程来模拟热场。使用统计软件Minitab v17根据中心复合设计制定实验方案。本研究目标有二：首要目标是建立数学模型，主要基于工艺线能量预测焊缝界面深度（MD）、焊缝界面宽度（MW）及最高温度（Tmax），并通过方差分析（ANOVA）技术检验所建模型的适用性；次要目标是确定激光焊接参数（激光功率、扫描速度和光斑直径）的优化组合以防止聚丙烯热降解。针对该优化参数组合，预测了符合要求的MD和MW条件。本初步研究采用FEM方法获得的结果，可为后续实验设计奠定基础，从而帮助预测并提升聚丙烯乃至其他聚合物材料体系的焊接质量。

    关键词： 聚丙烯，有限元法，响应面法，透射式激光焊接，焊缝尺寸

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • [2019年IEEE第31届微电子国际会议(MIEL) - 塞尔维亚尼什(2019.9.16-2019.9.18)] 2019年IEEE第31届微电子国际会议(MIEL) - 用于MOEMS场增强的蝴蝶结等离子体纳米天线阵列

    摘要： 许多微（纳）光机电系统（MOEMS、NOEMS）需要实现光?。ㄍǔＮ绱懦。┑木钟蛴朐銮?。这类应用包括光催化微反应器和芯片实验室——在这些系统中，必须将光能局域于流体通道内；其他典型应用还包括化学与生物传感器。而等离子体技术能实现亚波长尺度的场局域，通过调控倏逝场可使其适配MOEMS和NOEMS中微小通道的形貌特征。本研究提出一种增强MOEMS和NOEMS系统光场的可行方案：采用线性排列的等离子体蝴蝶结结构阵列，将光场汇聚至介电通道内。我们运用有限元法进行数值模拟，分析蝴蝶结天线可实现的光场分布及其调控可能性，并探究蝴蝶结耦合端形状对光场分布及频率色散的影响。研究证实，等离子体蝴蝶结阵列有望成为光学辅助微纳流体技术的理想选择。

    关键词： 场增强、蝶形纳米天线、微光机电系统（MOEMS）、纳光机电系统（NOEMS）、等离子体激元学、有限元法

    更新于2025-09-12 10:27:22