深埋环境下电磁波传播特性数值分析

针对无线传输回收侵彻数据方法中如何使电磁波能够在有损的深埋环境中传播理想的距离的问题,对深埋环境下电磁波传播特性进行了数值分析。以均匀平面波在有损媒介中传播为模型,分析了不同频率的电磁波在有损媒介中的衰减情况,环境电导率对电磁波传播衰减的影响和电、磁场分量在深埋环境下的传播特性曲线。分析结果表明,当辐射电磁波频率为2.4 GHz时,最低接收电平所对应的传播距离约为1.35 m;当辐射电磁波频率为0.433 GHz时,最低接收电平所对应的传播距离约为1.68 m;在辐射0.433 GHz电磁波,环境电导率为0.1 S/m时,可接收到的最大传播距离约为0.75 m;当电导率为0.001 S/m时,可接收到的最大传播距离超过4 m。最后提出了提高发射模块输出功率、辐射相对较低频率的电磁波、设计合适弹载天线、无线传输与有线传输相结合4项优化方案以增加传播距离。     

多目标定位水池实验研究

介绍了一种多目标定位方法——ESPRIT-CORR 方法,设计了一套多目标定位水池实验方案,进行了水池实验,经过数据处理和信号处理后,给出了多目标定位实验结果,并对结果作了分析。通过对2个和4个目标的多目标定位水池实验表明,本文的方法在真实水下环境中是有效的。     

水下空气腔角反射器声散射特性

针对水下金属板角反射器目标强度低、具有明显的频率特性等不足,设计了一种新的弹性空气腔角反射器。采用结构有限元耦合流体边界元法,对水下空气腔角反射器和单层金属薄板角反射器的声散射特性进行仿真计算和对比,分析了入射波频率为5～15 kHz范围内,平板厚度、入射角度等因素对不同类型角反射器目标强度的影响及其散射机理并进行了实验验证。研究结果表明：空气腔角反射器散射强度大,无明显的频率特性,去耦作用明显;空气腔角反射器声散射仿真结果和消声水池实测数据进行对比,二者基本一致;相比笨重且回波强度较弱的单层金属板角反射器,空气腔角反射器具有更优的反声性能和更轻的质量,是理想的水下声反射装置。     

水下弹性角反射器声散射特性

计算水下弹性角反射器声散射问题,需要考虑声波多次散射以及结构和水的流固耦合作用。针对现有水下弹性角反射器声散射特性分析方法的不足,利用结构有限元耦合流体间接边界元法对水下弹性角反射器的远场散射声场进行仿真计算。分析了入射波频率为5.0～20.0 kHz范围内,平板材料、厚度、入射角度及角反射器类型等因素对目标强度的影响及其散射机理。结果表明：水下弹性角反射器的散射声场具有很强的频率特性,且随材料、平板厚度和入射波频率的变化而改变;多次散射波对角反射器的反向散射声场具有重要贡献,仿真数据和实测数据基本一致。进一步提出了角反射器结构设计和优化方法,为水下无源声反射器的论证与设计提供了理论参考依据。     

介质板电磁特性的时域有限差分仿真

研究高斯脉冲激励下有耗介质体对电磁波的时域响应特性,采用时域有限差分算法(FDTD)研究高斯脉冲激励下点源附近的电磁波经过介质块的反射和透射后的变化规律,给出介质块内部的瞬态响应信息,数值算法给出了某一位置下的时域电磁波传播曲线,稳态下仿真曲线与理论值完全吻合,时域电磁波经过不同厚度的介质板时,反射特性的变化可为工程设计提供设计依据。     

电热火工品连续电磁波环境下响应规律

为了研究电热火工品连续电磁波辐射环境下的响应和作用规律,初步建立了电热火工品电磁波环境下的简化模型和理论公式,采用电磁辐射模拟试验装置,完成了场强、频率、引线长度及阻抗等重要特征参数对电热火工品连续电磁波辐射环境下的响应特性与效应试验。结果表明,电热火工品连续电磁波辐射环境下感应电流的变化规律与理论公式一致,且最大感应电流的变化与频率呈谐振特性。     

平面电磁波在均匀非磁化冷等离子体中传播过程的粒子模拟

从磁流体动力学方程出发,计算均匀非磁化冷等离子体的色散关系,并采用PIC粒子模拟方法动态观察电磁波在其中的传播规律.理论和模拟结果均表明,只有在入射电磁波的频率高于等离子体频率(即ω＞ωp)时,平面电磁波才能在等离子体中传播;当0＜ω＜ωp时,电磁波不能在等离子体中传播.     

直流放电非均匀等离子体对C波段电磁波反射和透射试验研究

以低电压、大电流直流放电产生非均匀等离子体为研究对象,在电磁波在等离子体中传播特性、非均匀等离子体对电磁波的反射和透射等理论模型指导下,在稀薄气体环境中进行了空间尺度为1.5m、电子密度变化范围为1×1010cm-3~5×1011cm-3的非均匀等离子体对C波段电磁波的反射和透射试验,通过相近状态下理论仿真结果与试验结果的对比分析,给出了4种典型电子密度及其分布状态对电磁波反射和透射特性变化规律。通过试验验证了等离子体与电磁波相互作用机理用于分析稀薄气体环境下直流放电非均匀等离子体中电磁波传播特性的适用性。     

蒸发波导水平不均匀性对电磁波传播的影响

蒸发波导是海上一种典型的异常大气折射结构,它能够部分陷获电磁波从而改变电磁波的传播特性.目前对电磁波在波导环境下传播特性的研究多数假定波导是水平均匀的,却很少考虑波导的水平不均匀情况.利用电磁波传播的抛物方程(PE)模型,通过仿真研究了波导水平不均匀性对其传播特性的影响,定量分析了不同收发高度及不同频率条件下电磁波路径损失的变化规律.结果表明,波导不均匀条件下电磁波传播的路径损失与均匀条件下明显不同.     

飞翼式混合驱动水下滑翔机水动力与运动特性研究

为了提高水下滑翔机的水动力性能和滑翔经济性,提出一种新型飞翼式混合驱动水下滑翔机。为了研究飞翼式混合驱动水下滑翔机的水动力和运动特性,基于计算流体力学Openfoam软件,采用剪切应力传递湍流模型对其在航速为0.5~3.0 m/s和攻角、漂角均为0°~21°工况下流动特性进行分析,并将分析结果与实验结果进行对比;对于运动特性,则基于多体动力学理论,并考虑姿态调节过程中参数变化影响,建立飞翼式混合驱动水下滑翔机运动仿真模型,分别对其推进和滑翔两种典型运动状态进行仿真和外场实验。研究结果表明：仿真结果与外场实验结果具有良好的一致性,验证了仿真方法的准确性,且与传统混合驱动水下滑翔机相比,飞翼式混合驱动水下滑翔机阻力系数随攻角变化速率较大,但随漂角变化速率较小,并具有更优的滑翔经济性和综合水动力性能。     

爆炸冲击波在酚醛层压材料中衰减特性的实验研究

为研究药柱爆炸冲击波在酚醛层压材料中的衰减特性,利用锰铜压阻传感器,测量了药柱爆轰输出冲击波经不同厚度酚醛层压材料隔板衰减后的冲击波压力,并计算得到冲击波波后质点参数。结果表明:药柱爆轰输出冲击波经酚醛层压材料隔板传播时,其峰值压力随隔板厚度增加呈指数型衰减,通过对实验数据的拟合,得到酚醛层压材料中的冲击波衰减规律。     

小尺寸装药爆轰在有机玻璃隔板中的衰减规律

利用锰铜压阻传感器法测量了某聚奥传爆药在不同直径下的小尺寸装药爆轰输出冲击波经不同厚度有机玻璃隔板衰减后的冲击波压力,通过对实验数据进行拟合,得到了有机玻璃介质中冲击波衰减系数与装药直径的指数型关系.实验中传爆药装药密度为90%的理论密度,约束条件分45#钢和有机玻璃两种,装药直径为1.5 mm、3 mm、5 mm和8 mm.结果表明: 衰减系数随装药直径增大而减小,装药的约束条件越弱,这种变化越明显.     

飞片冲击载荷在环氧树脂/印刷电路板/环氧树脂界面处的传递特性

为提高弹载电路系统的抗冲击性,开展平面冲击载荷在电路灌封系统内典型界面处的传递特性研究。从试验、理论和仿真角度出发,对冲击载荷在环氧树脂/印刷电路板（PCB）/环氧树脂界面间的传递变化过程进行分析。以轻气炮为试验平台,通过多重埋入式应力传感器测得冲击载荷在界面间的变化过程;以应力波理论为基础,对应力波在多重界面间的入射、反射和透射特性进行分析,并考虑其在黏性介质中的衰减特性,计算求得冲击载荷在此种界面处传递的近似理论结果;结合文献［16］成果,对试验过程进行验证仿真。结果表明：理论、仿真结果与实测数据吻合良好;沿应力波传播方向,PCB背面处的载荷更小,更适宜放置关键元器件。     

球形装药水下爆炸近场测量的连续探针法研究

为了在水下爆炸的单次试验中连续获得炸药爆轰波和近场冲击波的时程曲线,研制了一种压导式连续电阻丝探针,并基于此设计了球形装药水下爆炸测试系统。采用粉状黑索今（RDX）炸药进行120 mm直径的球形装药水下爆炸试验,测量获得了多组爆轰波-冲击波时程曲线。通过对爆轰波段数据进行拟合得到了待测RDX炸药的爆速,利用冲击波段数据计算得到了炸药爆压、绝热指数以及水中冲击波的衰减规律,并与康姆莱特半经验公式和数值模拟结果进行了对比。结果表明：运用新型电阻丝探针测得的RDX炸药参数与理论值相比,爆速、爆压和绝热指数的相对误差分别小于3%、5%和2%;模拟得到的近场冲击波峰压和速度曲线与试验结果基本吻合,最大误差不超过10%.     

爆炸载荷下铝粉与橡胶复合材料中的冲击波传播特性

为研究爆炸载荷下冲击波在铝粉与橡胶复合材料中的传播规律,利用药柱加载的试验方法,采用锰铜压阻传感器测得铝粉体积含量为30%～60%的试样中6.50～14.25 GPa范围内的冲击波压力数据,结合材料的细观结构分析其对冲击波的衰减机理。通过试验与数值模拟相结合的方法获得冲击波在50%铝粉含量试样中的衰减规律。结果表明：在相同装药特性产生的爆炸载荷作用下,15 mm传播距离处的冲击波压力随铝粉含量的增加而先减小、后增大;铝粉含量为50%的含铝橡胶对冲击波的衰减能力最强,这与其表现出较强的黏性本构行为相关,数据拟合得到其冲击波压力衰减系数为0.066 8.     

冲压加速器冷态流场结构研究

为了获得冲压加速器内高速流场与弹丸周围激波结构的特性,采用高精度WENO计算格式求解二维可压欧拉方程,结合自适应网格加密技术(AMR)与沉浸边界法(IBM),数值模拟了冲压加速器冷态实验.结果表明,计算方法很好地描述了冲压加速器内部流场和激波结构,完整地呈现了弹丸周围激波的形成与发展过程及相关参数的变化情况,可以对冲压加速器冷态实验给予一定的指导与借鉴.     

基于环形喷管的脉冲爆轰发动机爆轰声波声学特性

喷管结构对爆轰发动机性能和爆轰声波声学特性具有重要的影响。为探究环形喷管作用下脉冲爆轰声波的声学特性,基于脉冲爆轰发动机搭建了自由空间内爆轰声波实验系统,针对环形喷管作用下爆轰声波时频域特性、声场指向性和持续时间等声学特性进行实验研究。结果表明：在该实验条件下,环形喷管改变了爆轰声波的能量分布,对爆轰声波的声学特性有重要的影响;环形喷管作用下的爆轰声波在0°方向的上升沿持续时间最长;90°方向上峰值声压最高,衰减速度最快,衰减幅度最大;爆轰声波呈现出明显的90°方向凸出的指向性;爆轰强声的A持续时间随着传播角度的增大而逐渐减小。     

浅海Scholte波的频散特性研究

为了研究Scholte波在浅海传播过程中的频散特性,基于海底半无限空间模型推导了Scholte波特征方程,对两种典型弹性固态海底条件下Scholte波的频散特性进行仿真计算。利用小波变换对试验数据进行时频分析,确定了Scholte波能量集中的频段。采用滑动窗分析法研究Scholte波的频散特性。对湖上试验数据分析发现,Scholte波能量主要集中在5~15 Hz,其中在5~10 Hz存在明显的频散现象。结果表明：湖上试验分析与理论仿真结果的频散规律一致,滑动窗分析法可用于分析Scholte波的频散特性。     

小波分析在爆炸冲击波信号处理中的应用

针对传统的爆炸冲击波拟合方式,提出了一种利用小波分析对数值拟合的结果进行高频修正的方法,并对修正前后与实测值的相似性和幅值变化进行了比较,实验结果表明这种方法能更加准确地表示冲击波信号,体现出实验中的特殊性和偶然性。     

不同量级TNT爆炸冲击波参数相似律实验研究

为研究不同量级的TNT装药爆炸冲击波参数相似律,开展了四种药量TNT静爆实验,获取了不同爆距地面测点的压力-时间曲线,得到了峰值超压、正压作用时间和正压冲量等冲击波参数,并与文献值进行了对比分析.结果表明,冲击波参数均满足爆炸相似律,当比例距离小于3时,实验数据统计规律较差.通过拟合,得到了适用公斤级到百公斤级TNT爆炸的冲击波参数经验公式.