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高速运动等离子体包覆目标的电磁散射特性研究
1
作者 郭先敏 邓浩川 +4 位作者 满良 李海燕 陈伟 杨利霞 薄勇 《电波科学学报》 CSCD 北大核心 2024年第1期80-90,共11页
高超声速飞行器在临近空间执行高空任务时会与大气剧烈摩擦促使周围空气发生电离,从而在飞行器表面激发等离子体流场,其会严重干扰飞行器与雷达之间的无线通信,同时还会给运动雷达目标的电磁散射特性造成强烈影响。本文采用Lorentz-FDT... 高超声速飞行器在临近空间执行高空任务时会与大气剧烈摩擦促使周围空气发生电离,从而在飞行器表面激发等离子体流场,其会严重干扰飞行器与雷达之间的无线通信,同时还会给运动雷达目标的电磁散射特性造成强烈影响。本文采用Lorentz-FDTD方法研究了等离子体鞘套包覆下的高速运动目标与电磁波之间的相互作用。根据相对论原理对运动等离子体的电磁特征参数进行数值建模,基于运动等离子体的物理模型,利用Lorentz-FDTD数值方法研究运动等离子体的电磁特征参数变化对雷达目标远场散射特性的影响,计算等离子体目标在不同物体速度下对电磁波的反射系数。研究结果显示:物体的运动速度会改变等离子体的介电常数,进而影响等离子体对电磁波的吸收和散射机制;在相对论效应和等离子体色散的共同影响下,高速运动等离子鞘套包覆目标物的电磁散射特性在不同的电磁波工作频段将呈现出复杂的变化规律。 展开更多
关键词 高速运动目标 洛伦兹变换 等离子体鞘套 时域有限差分(FDTD)方法
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等离子体绕流场电磁波传输特性分析
2
作者 宁超 邓浩川 +1 位作者 满良 韦笑 《电波科学学报》 CSCD 北大核心 2024年第1期18-25,共8页
本文分析了等离子体绕流场中电磁波传输特性随几个主要物理参数的变化规律,包括电子密度、谐振频率、碰撞频率等。通过时域有限差分(finite-difference time-domain, FDTD)方法进行了仿真,结果表明在典型仿真输入条件下,在米波至毫米波... 本文分析了等离子体绕流场中电磁波传输特性随几个主要物理参数的变化规律,包括电子密度、谐振频率、碰撞频率等。通过时域有限差分(finite-difference time-domain, FDTD)方法进行了仿真,结果表明在典型仿真输入条件下,在米波至毫米波波段,随着谐振频率升高,等离子体绕流场反射率升高、透射率降低;在米波至厘米波波段,随着碰撞频率升高,等离子体绕流场反射率降低、透射率规律性不显著;在毫米波波段以上,等离子体绕流场的反射率和透射率与碰撞频率关系不大,而且反射很弱,以透射为主。目标飞行高度在30~50 km且速度在5 000 m/s以上时,目标驻点处等离子体绕流场对S、C、X波段有显著的衰减作用,影响雷达探测或产生黑障现象。开展了基于高焓激波风洞的等离子绕流场电磁特性测量实验,获取了C、X波段雷达散射截面(radar cross section,RCS)数据和绕流场电子密度数据,并利用其验证了仿真结果的正确性。 展开更多
关键词 等离子体 电磁波 反射率 透射率 雷达散射截面(RCS)
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一种简化的时域非连续伽略金阻抗边界算法
3
作者 杨谦 魏兵 +1 位作者 李林茜 邓浩川 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期11-20,共10页
针对时域非连续伽略金(discontinuous Galerkin time-domain, DGTD)算法中的阻抗边界条件问题开展研究.阻抗边界条件中的频域算符jω一般在根号内部,其在时域数值算法中的实现有一定难度.另一方面,DGTD算法中数值通量表达式也含有阻抗... 针对时域非连续伽略金(discontinuous Galerkin time-domain, DGTD)算法中的阻抗边界条件问题开展研究.阻抗边界条件中的频域算符jω一般在根号内部,其在时域数值算法中的实现有一定难度.另一方面,DGTD算法中数值通量表达式也含有阻抗边界条件,这也进一步增加了频时转换难度.为了能给出简化的DGTD阻抗边界算法,本文首先针对数值通量表达式进行推导,得到一个特定函数Z_(R),该函数包含频域算符jω,函数以外表达式不含频域算符jω,这样就可以仅处理Z_(R)的频时转换问题.由于Z_(R)形式复杂,对Z_(R)进行矢量匹配处理,得到关于jω的一阶有理分式,进而得到其时域迭代式.这一过程简明、易于实施,还可避开矩阵计算.本文方案经一维及三维算例验证,精度很好,针对特定电磁问题如涂覆层问题可大幅降低计算时间. 展开更多
关键词 阻抗边界条件 矢量匹配 时域非连续伽略金算法
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一种强鲁棒性的时域非连续伽略金可穿透薄层算法
4
作者 杨谦 魏兵 +1 位作者 李林茜 邓浩川 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期67-76,共10页
本文研究了时域非连续伽略金算法(discontinuous Galerkin time-domain,DGTD)中的可穿透薄层问题,薄层问题属于多尺度问题,精确建模资源消耗太高难以实施,可采用近似方案.研究发现采用等效表面电流激励易产生发散,为提高计算方案鲁棒性... 本文研究了时域非连续伽略金算法(discontinuous Galerkin time-domain,DGTD)中的可穿透薄层问题,薄层问题属于多尺度问题,精确建模资源消耗太高难以实施,可采用近似方案.研究发现采用等效表面电流激励易产生发散,为提高计算方案鲁棒性,研究了电磁场修正方案,这一方案允许采用参数很大的薄层(高介电系数),其计算方法简便易行.此外,还给出了多层介质薄层的仿真方案,并对相关数值算例进行验证,结果说明了本文算法的精确性和有效性,本文方案可用于复杂薄层电磁问题的快速求解. 展开更多
关键词 可穿透薄层 多尺度问题 时域非连续伽略金算法
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相对运动等离子体平板与电磁波相互作用研究 被引量：2
5
作者 满良 邓浩川 +2 位作者 薄勇 肖志河 杨利霞 《电波科学学报》 CSCD 北大核心 2023年第1期164-172,共9页
高超声速飞行器在飞行过程中,由于高温高压的作用,会在飞行器表面形成一层等离子体鞘层,飞行器及其等离子体鞘层相对于地面测控中心做高速相对运动,对目标物电磁回波会带来严重影响.此外,等离子体鞘层的时变特性,也会对目标物雷达回波... 高超声速飞行器在飞行过程中,由于高温高压的作用,会在飞行器表面形成一层等离子体鞘层,飞行器及其等离子体鞘层相对于地面测控中心做高速相对运动,对目标物电磁回波会带来严重影响.此外,等离子体鞘层的时变特性,也会对目标物雷达回波进行调制,使测控中心难以识别、跟踪目标.本文利用Lorentz-FDTD方法研究了相对运动等离子体鞘层与电磁波之间的相互作用,并分析了等离子体鞘层的相对运动特性和时变特性对电磁波造成的影响,发现运动的时变等离子体除了对电磁波造成多普勒频移外,还会对入射波频谱进行调制. 展开更多
关键词 时域有限差分 LORENTZ变换 相对运动 时变等离子体
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风洞模拟等离子体绕流场回波频谱调制特性实验研究
6
作者 满良 邓浩川 +2 位作者 吴洋 余西龙 肖志河 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期215-221,共7页
目标以极高速度在大气层内运动时,周围会因剧烈摩擦产生等离子体绕流场.等离子体绕流场运动速度分布不均匀,而且绕流场电子密度随时间动态变化,导致等离子体绕流场对入射其中的电磁波产生不均匀的频率调制,进而影响雷达的探测性能.为了... 目标以极高速度在大气层内运动时,周围会因剧烈摩擦产生等离子体绕流场.等离子体绕流场运动速度分布不均匀,而且绕流场电子密度随时间动态变化,导致等离子体绕流场对入射其中的电磁波产生不均匀的频率调制,进而影响雷达的探测性能.为了复现等离子体绕流场在电磁波照射时产生的不均匀频谱调制现象,本文在中国科学院力学研究所JF-10风洞开展了等离子体绕流场回波频谱测量实验,通过信号源、环形器、天线和频谱仪组成的测量系统,以点频发射体制,获取了S和C波段的回波频谱数据,观察到了等离子体绕流场对目标回波频谱的调制现象,对测量现象的形成原因进行了讨论;基于测量数据,仿真分析了等离子体绕流场对目标一维距离像的散焦效应. 展开更多
关键词 等离子体绕流场 频谱调制 一维距离像 风洞
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基于GA和DE的非均匀等离子体介质参数重构算法研究
7
作者 冯雪健 邓浩川 +1 位作者 韦笑 殷红成 《中国传媒大学学报（自然科学版）》 2019年第3期33-39,共7页
本文基于遗传算法(GA)和差分进化算法(DE)提出了一维非均匀介质等离子体介质参数重构反演方法。在迭代反演过程中,正演算法采用的是时域有限差分方法(FDTD)。首先,基于GA和DE分别对均匀、两层非均匀以及有严重病态性的多层非均匀等离子... 本文基于遗传算法(GA)和差分进化算法(DE)提出了一维非均匀介质等离子体介质参数重构反演方法。在迭代反演过程中,正演算法采用的是时域有限差分方法(FDTD)。首先,基于GA和DE分别对均匀、两层非均匀以及有严重病态性的多层非均匀等离子体介质参数进行了反演研究,并对比了两种优化算法在等离子体介质参数反演时的优劣性。随后,针对有严重病态性的多层非均匀等离子体介质参数反演算法提出了改进算法,将系数扩展方法用于参数表示,仿真结果表明改进算法能有助于反演算法的快速收敛和提高算法的准确性。 展开更多
关键词 差分进化算法 等离子体 遗传算法 参数反演
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