用精确控制法计算复杂区域的二维电磁散射场

描述二维电磁场的Ｍａｘｗｅｌｌ方程（ＴＭ模态）可转化为等价的波动方程采用精确控制法计算该波动方程的时间周期角，数值模拟了包括外挂、鼓包以及舱体干扰的复杂气动外形电磁散射场，并计算给出了对应的雷达散射截面（ＲＣＳ）。由于采用了非结构的三角形网格，特别适合计算复杂的实用气动外形。     

含腔电大尺寸导体目标电磁散射的一体化数值模拟

应用等效原理，通过引入口面上等效磁流将含腔导电目标电磁散射简化为腔内、外两个等效 问题. 腔内问题分段求解并应用级联法获得口面等效导纳矩阵；腔内外的耦合关系应用近似 边界元方法描述并由此获得口面等效磁流；最后，这一具有混合源的腔体内外一体化散射问 题则应用所提出的广义混合场积分方程方法建立电磁模型，并用多层快速多极子方法实现高 效数值求解. 实例计算结果与测试结果具有很好的一致性. 关键词： 含腔目标 电磁散射 混合场积分方程 数值分析     

电磁散射问题的两种反演方法研究

提出了电磁散射问题的两种反演方法:确定性梯度搜索方法和MonteCarlo随机搜索方法.给出了两种方法的基本原理,并对反演性能包括对散射体的定位能力、反演精度、反演时间进行了系统的分析与比较.数值计算结果表明,确定性方法定位精确,而随机性方法对散射体电磁参数的反演精度高且速度快,利用两者优点可以增强反演效果.     

畸形波电磁散射特性分析及其特征识别标识的研究

针对弱非线性的Longuet-Higgins模型在模拟强非线性畸形波海面时所存在的问题,采用修正的相位调制法模拟一维畸形波时间、空间波面,该方法能够实现畸形波的定时定点生成,并且其波形既能保持目标谱的频谱结构,又能较大程度地满足波浪序列的统计特性.同时,基于改进的双尺度(TSM)法及时域有限差分法建立畸形波的电磁散射模型,经过相对平均偏差和均方根偏差误差分析后,基于TSM法研究分析了畸形波及其背景海面波的归一化雷达散射截面(NRCS)的计算结果.实验表明,合成孔径雷达成像中畸形波的NRCS比背景波要小,即畸形波的合成孔径雷达图像成像比背景波要灰暗,因此可以将NRCS作为畸形波的特征识别标识.通过分析研究不同极化方式、入射角、入射频率条件下畸形波与背景波面的电磁散射特性实验数据得出:当二者的NRCS差值大于-11.8 dB及以上时,即认为产生畸形波,这为实际的工程应用提供了参照标准.     

表面平整目标的电磁散射快速预估

针对表面基本由平面构成的散射体,在传统弹跳射线法的基础上,对射线跟踪以及射线求交测试方法进行改进,使得该方法对于分析隐身飞行器等有更好的应用。研究了单根射线与三角形的快速求交方法,同时与弹跳射线法相结合,使用三角形对目标进行两次表面拟合,分别得到用于求交测试的稀疏三角面元,以及用于射线追踪的起始三角面元,利用快速求交方法,完成射线追踪,进行物理光学积分,完成目标远场电磁散射的快速预估,将该方法的计算结果与文献结果进行对比,验证了该方法的可靠性,通过计算不同拟合面元密度下情况下的结果,验证了该算法的高效性。     

表面平整目标的电磁散射快速预估

针对表面基本由平面构成的散射体,在传统弹跳射线法的基础上,对射线跟踪以及射线求交测试方法进行改进,使得该方法对于分析隐身飞行器等有更好的应用。研究了单根射线与三角形的快速求交方法,同时与弹跳射线法相结合,使用三角形对目标进行两次表面拟合,分别得到用于求交测试的稀疏三角面元,以及用于射线追踪的起始三角面元,利用快速求交方法,完成射线追踪,进行物理光学积分,完成目标远场电磁散射的快速预估,将该方法的计算结果与文献结果进行对比,验证了该方法的可靠性,通过计算不同拟合面元密度下情况下的结果,验证了该算法的高效性。     

导体及其周围电离气体电磁俘获的数值模拟

 介绍了圆柱导体周围稠密大气部分电离时导体对入射电磁场的散射特性的计算结果。采用了三维时域有限差分方法联合求解Maxwell方程组和空气离子方程组。结果表明,导体周围气体电离等离子体层的存在严重影响电磁场的散射特性,即电子等离子体与导体形成了谐振结构,在谐振频率上俘获了电磁场能量。     

导体及其周围电离气体电磁俘获的数值模拟

介绍了圆柱导体周围稠密大气部分电离时导体对入射电磁场的散射特性的计算结果。采用了三维时域有限差分方法联合求解Maxwell方程组和空气离子方程组。结果表明,导体周围气体电离等离子体层的存在严重影响电磁场的散射特性,即电子等离子体与导体形成了谐振结构,在谐振频率上俘获了电磁场能量。     

亚表面圆柱体对热波的多重散射问题

极端条件下的传热问题是工程热物理研究中的重要课题。基于非傅里叶热传导定律,采用波函数展开法,研究了含圆柱缺陷非透明体中热波散射问题。基于热传导波动模型给出了物体中热波多重散射问题的一般解。温度波由调制光束在材料表面激发,缺陷表面的边界条件为绝热。具体分析了几何参量、各物理参量对温度分布的影响,特别分析了热波波长对温度变化的作用,并给出了温度变化的数值结果。研究结果可望为红外辐射技术、热波成像等问题的分析提供理论基础和参考数据。在检测金属材料缺陷空间分布的激光热波探测系统中应用。     

雪层覆盖地面电磁散射的矩量法

为实现分层介质粗糙面电磁散射的矩量法研究,给出一种分层介质粗糙面电磁积分方程的区域分解方法.将格林定理应用于粗糙面所分的各子空间,结合波动方程和格林函数推导分层粗糙面的电磁积分方程,利用矩量法对其进行离散,数值计算得到雪层覆盖地面散射系数的角分布曲线,其中,粗糙表面由一维带限Weierstrass分形谱和Monte Carlo方法模拟.通过与时域有限差分法数值结果的比对,验证该方法的准确性,并分析散射系数随雪和地面参数、介质参数以及入射波参数的变化,获得了较完整的散射特征.     

叶轮机械中叶顶间隙形态对气动性能影响的数值研究

本文针对几种不同形态的叶栅顶部间隙,在环壁转动与静止的不同情况下,研究间隙内的泄漏流动对三维粘性流场的影响。结果表明,至少对本文算例而言,在相同的工作条件下,具有适当小间隙的叶栅往往可以获得比无间隙叶栅更高的效率;而在相同的切向泄漏面积下,沿流向渐扩型间隙的叶栅可以获得更高的效率．本文的结果可以从定性和定量的角度为改进设计并合理利用叶栅间隙的泄漏流动提供参考．     

Monte Carlo方法模拟低能电子在Al中的散射

基于文献[1]的工作,电子在固体中的弹性散射用Mott微分截面计算;非弹性散射分为单电子激发和等离子激发并由Streitwolf、Gryzinski及Quinn的截面描述.模拟了低能电子在Al块样及薄膜中的散射过程,对不同能量低能电子作用下Al的背散射系统、能谱又透射系数作了计算,结果与实验符合较好.也对背散射电子、低能损背散射电子表面分布作了计算,结果表明低能损背散射电子具有较好的空间分辨率.     

涡轮叶栅气热耦合数值模拟

本文建立了透平机械叶栅流场与叶片温度场的气热耦合计算模型,编制了三维非正交曲线坐标系下的温度场求解程序,计算了实心及空心叶片的温度场分布。介绍了区域分解方法在耦合计算及并行计算中的应用,以矩形区域温度场求解程序为例研究了程序的并行化,最后进仃了叶栅流场计算与叶片导热计算程序的分区耦合计算。     

二维谐振腔中声驻波的格子气仿真

引入带温度的9_Bit正方形格子气自动机模型,利用Monte Carlo方法模拟声源并激发平面波,在二维谐振腔中建立了声驻波场。该模型能够动态地反映声波的建立和演化过程,为进一步模拟分析热声效应等物理过程提供了可视化的有力工具     

受激喇曼散射中三波相位的时间发展对振幅的影响

一、引 言 近年来,等离子体中的受激喇曼散射引起人们广泛注意。我们知道,在激光聚变实验中,由于受激喇曼散射而导致的高能电子会预热靶心,从而大大地减小激光对靶的压缩效率。此外,在实现激光加速带电粒子的众多方案中被认为是最有前途的等离子体拍频波加速器(Plasma Beat-Wave Accelerator)。其物理机制也正是均匀等离子体中的前向喇曼散     

半无限体内双圆柱亚表面热波散射问题的研究

本文基于非傅里叶导热定律,采用波函数展开法,研究了含双圆柱缺陷非透明半无限体中热传播问题,给出了基于热传导波动模型的热波散射问题的一般解．温度波由调制光束在材料表面激发,缺陷表面的边界条件为绝热,分析了各物理参数对温度分布的影响,特别是热波波长对温度变化的影响,并给出了温度变化的数值结果。     

SCATTERING AND RADIATION CHARACTERISTICS OF STEP DISCONTINUITY IN LEFT-HANDED SLAB WAVEGUIDE OPERATING IN EVANESCENT SURFACE MODE

The scattering and radiation characteristics of a step discontinuity in left-handed (LH) slab waveguide operating in evanescent surface mode of TE and TM polarization are analyzed by a method, which combines the rigorous mode-matching method with the multi-mode network theory. In the analysis the radiation problem is transformed into a propagation problem so as to tremendously simplify the calculation procedure. The dispersion properties of the grounded planar LH slab waveguide for both ordinary and evanescent surface modes are examined, from which the left-hand property of the operating mode is testified. The relative scattered power and radiation pattern of the step are given for the first time, from which the backward radiation of the stepped LH guide is clearly demonstrated. The frequency scanning characteristics of the step under consideration in this paper are just opposite to that of the ordinary antenna, which makes the considered structure promising candidate for new type of planar antennas. Supported by the National Natural Science Foundation of China (No.60371010, No.60471037, No. 63531020)     

氦氢混合气体中受激拉曼散射的脉宽特性

 308nm准分子激光泵浦的氢拉曼散射介质中渗入一定比分的氦气，其输出的一阶斯托克斯光S1的脉宽将发生变化。实验获得不同氦比分的S1脉宽在20-45ns之间，与渗入氦的浓度有关。从氦对氢拉曼增益系数的影响，对实验结果进行了理论分析。     

电子束辐照产生的热激波的数值模拟

 采用能量沉积解析法、材料低压本构关系及一维应变弹塑性流体动力学模型,对“闪光二号”电子束辐照硬铝产生的热激波的传播规律进行了数值模拟。结果表明,计算值与实测值基本符合。