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變換光學是一種通過設計改變傳輸介質的電磁特性實現調控電磁波任意傳輸的理論.根據麥克斯韋方程組在空間變換下的協變性,可以通過坐標變換設計出具有特定電磁參數的材料,從而設計新型電磁器件滿足對電磁波傳輸的特定需求.基于變換光學的方法,人們陸續(xù)提出了隱身斗篷,隱身地毯以及波束集中器等新型電磁功能器件.基于上述背景,應用變換光學的理論方法,本文提出并設計了一種可實現無反射傳輸的90°波導彎接頭.對波導彎接頭材料的電磁參數進行了重新設計,實現了對于入射波的傳輸方向的操控,滿足無反射傳輸要求.然而,經過變換光學得到的波導接頭材料電磁參數通常是各向異性的,因此在實際制備中很難實現.本文根據等效介質理論使用兩種各向同性材料在特定方向上層疊等效實現了波導彎接頭處各向異性材料的電磁特性.基于有限元方法,對設計的波導接頭進行了數值仿真,結果表明:在填充了特定材料的彎曲波導接頭處,電磁波可以實現無反射傳播從而大幅提高了傳輸效率.
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為了提高井下底部鉆具組合的適應性和調控能力，研制出了一種新型的地面遙控角度可調彎接頭。運用穩(wěn)定性理論和傳遞函數法，重點分析了新型可調彎接頭控制系統的穩(wěn)定性。采用定步長四階龍格一庫塔方法對其動態(tài)響應進行了數字仿真，討論了各主要參數對控制系統瞬態(tài)響應的影響以及系統正常工作的范圍。結果表明，為保證本文所分析的可調彎接頭在井下正常工作，鉆并時鉆并液排量波動量應為２．２Ｌ／ｓ
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