不同加热条件下加热电离层的效应研究

利用电离层欧姆加热的理论模型和数值分析模型,根据数值模拟结果,对高频电波加热电离层的一级空间效应(主要是电子密度和电子温度的改变)进行定量分析,给出在不同地域(高纬区和中低纬区)、不同加热功率、不同加热频率(包括过密和欠密情况)和不同高度范围内,地基高频无线电波加热电离层引起的电离层主要参量的时空演化规律,以获取加热条件或参数的改变对不同区域电离层的加热效果.并结合国外相近纬度区、相近加热参数条件下的实验结果进行对比分析,给出了初步结论.     

电离层背景状态对大功率短波加热电离层效应的影响

从电离层加热实验出发,模拟研究了低纬地区(Arecibo)和高纬地区(Troms?)加热效应.首先验证了该文计算的正确性,在此基础上研究了背景电离层电子密度梯度和泵波频率 HFf 与临界频率0F2f 比值对电离层加热效应的影响,结果表明:电子密度梯度越小,加热效果越强;过密加热时,加热效果随泵波频率与临界频率的比值增大而增强,但同时受电波反射高度影响,该比值较低时可能也会存在一个使加热效果增强的取值范围.最后分析了在不利的电离层背景状态下如何有效选择加热参数,以获得较为理想的加热效果.     

电离层加热激发受激布里渊散射研究

研究了电离层加热激发受激布里渊散射效应.利用受激布里渊散射匹配条件, 结合国际地磁场参考模型, 模拟计算了离子声波(Ion Acoustic, IA)与静电离子回旋波(Electrostatic Ion Cyclotron, EIC)频率随地理纬度、加热频率、波束指向、电子温度等参数变化特性, 并以我国海南与美国高频主动极光研究项目(High Frequency Active Auroral Research Program, HAARP)为例, 研究IA与EIC频率随纬度的变化.模拟结果表明:随着纬度的增加, IA与EIC频率增大; 与IA频率相比, EIC频率随加热频率、波束指向及电子温度的变化相对较小; 随加热频率的增加高纬地区IA频率增大, 而低纬地区基本不变; 随加热波束指向从南到北变化, 海南IA频率单调下降, HAARP则为先上升后下降的形态, EIC具有相反的变化; 电子温度越高, IA与EIC频率越大.本文模拟结果可为我国将来开展同类实验提供参考.     

大功率高频无线电波加热电离层

利用大功率高频无线电波加热低电离层和高电离层的理论模型,选择不同的加热发射机参数,计算了电离层电子温度和电子密度的变化,模型计算结果与一些实验结果有着很好的一致性.在此基础上,具体讨论了不同的背景大气和背景电离层参数对加热效果的影响,最后简单地分析了对人工加热电离层的可能应用.     

电离层加热实验中反射高度下降特征的数值模拟

向电离层中注入大功率电磁波可引发地基非相干散射雷达观测的离子线和等离子体线回波功率增强现象.2010年秋季,在挪威开展了极区电离层离子线与等离子体线增强特征激发实验.实验中首次得到了VHF雷达观测的长生命周期的增强特征, 该现象系由参量衰变不稳定性引起的.另外,增强现象所处高度随加热的进行呈下降趋势,针对该特征文章给出了可能的物理机制,即该现象系由泵波促使反射高度附近的电子扩散效应增强引起的.文章利用修正的IRI和MSISE模型参数对加热实验中的反射高度阶跃性下降特征进行了仿真,仿真结果表明,加热电波引起的电子扩散效应可以使得反射高度下降,并且下降的高度与实验结果吻合较好,验证了该物理机制的可能性.     

大功率无线电波斜向加热低电离层

基于电子能量方程、连续性方程建立了大功率无线电波斜向加热低电离层的物理模型,数值计算了加热前后电离层电子温度和密度的变化,并对比了不同加热条件下的电离层扰动幅度。结果表明:1)大功率电波斜向射入电离层后,与等离子体相互作用,能够有效造成电子温度和密度的扰动,为达到与垂直加热相同的扰动幅度,需要更高的入射功率;2)在其他相同条件下,入射频率越高,造成的电子温度扰动幅度越小;X波模加热造成的扰动幅度大于O波模,在电离层传播时X波模要比O波模容易吸收;3)入射仰角越高,加热的扰动幅度越大,在垂直加热时电子温度的最大扰动幅度可达45%,而以45°仰角入射时最大幅度约为18%。     

电离层加热中朗缪尔湍动的数值模拟研究

应用广义Zakharov模型, “全尺度”模拟了大功率电波垂直注入电离层后电磁波与电离层的非线性相互作用.在寻常波(O波)反射点附近, 无线电波参量衰减为电子等离子体波和离子声波两种波模, 接着, 伴随着坍塌、空洞形成以及强烈电子等离子体波的俘获相关过程, 形成的空洞会导致慢非寻常波(Z波)的有效激发并能向密度更高的电离层区域传播.模拟结果表明:在毫秒量级的时间尺度内, 大功率高频电波在电离层等离子体中的O波反射点附近激发出了电子朗缪尔波和离子声波, 同时波粒相互作用导致O波向Z波的转换并传播向更高区域.此研究有助于对参量衰减不稳定性的物理机制形成较直观的印象, 对理解大功率高频电波与电离层等的非线性相互作用也很有益处.     

高频泵波加热电离层的数值模拟

基于高频泵波扰动电离层的欧姆加热理论,建立数值模型模拟加热过程中电子温度、电子密度和离子密度随时间的演化及泵波频率、发射功率对加热效果的影响.结果表明,地面以1.5MW的功率发射一个13MHz的电波,可以引起电子温度升高80%、电子密度升高16%的显著变化.电子温度和电子密度的变化分别在加热开始后几十秒和几分钟内达到饱和.泵波频率和发射功率大小显著影响最终的加热效果,但数值结果并没有体现它们之间具有线性关系.和EISCAT雷达1985年2月26日对一次加热实验观测结果(它的发射功率和本文选定的1.5MW一致)的比较表明,在180km以下区域,该文模型和上述实验观测结果具有很好的一致性;更高高度上模拟结果和实验结果的偏差是由于模拟过程中没有考虑F层异常吸收的作用.     

C60掺杂垂直排列向列相液晶中光束脉冲现象的研究

利用二波耦合实验研究了C60掺杂垂直排列向列相液晶(5CB)中全息光栅衍射信号的脉冲现象,实验发现没有相干光预照与有相干光预照的样品的衍射信号表现出不同的脉冲现象。折射率光栅瞬间增强产生的脉冲要比折射率光栅瞬间减弱时产生的脉冲显著得多。为了解释实验中观察到的这种现象,给出了液晶分子取向力矩平衡方程。     

运动舰船切割地磁场在海水中产生的电场计算

根据经典的Sommerfeld赫兹矢量分别推导出了空气和海水中水平直流电流元的电磁场表达式.在此基础上,根据瞬态连续性原理,推导出了运动舰船切割地磁场磁力线而产生的感应电场.以日本宙斯盾导弹驱逐舰"金刚"号为例,计算了它的感应电场大小及空间分布情况.结果表明,航速20kn时在离船壁5m左右能产生几个毫伏/米的感应电场,在目前的检测技术下该电场是完全可测的,并且该电场在空间分布有明显的特征.     

红外线加热技术在飞机除冰中的应用

介绍了一种新型的除冰方式--采用红外线加热技术除冰,该技术包括红外线加热器是固定的和可移动的两种方式.指出了红外线加热技术是一种具有重要意义和应用前景的除冰方法.     

地板辐射供暖房间颗粒物的研究

通过分析地暖房间内颗粒物的分布以及运动规律,采用计算流体动力学方法模拟室内空气温度分布,讨论其对颗粒物分布及运动的影响。结合得到的结论,对现在地板辐射供暖,以及在应用中出现的问题提出相应的解决方法。     

电热膜红外图像生成技术研究

研究了电热膜的红外特性,测试了电热膜温度分辨率和空间分辨率,发现电热膜在控温精度和控温区域尺度的精确程度等方面完全符合目前红外伪装的分辨率要求.制备了含有某一目标的电热膜样品,并获取了电热膜的红外图像,证实电热膜能够形成目标的温度分布,达到红外示假目的.     

MM74HC4046在感应加热电源中用法的改进

感应加热逆变电源已经逐渐地应用于工业透热,其主要加热对象为炮筒类工件。为适合炮筒类工件透热,并提高加热效率,方便现场改造,要求电源对负载固有频率进行实时跟踪。文章对锁相环MM74HC4046在感应加热电源中的用法进行了改进,使得电源在运行过程中,能对锁相环状态进行实时检测,并对锁相环进行它激到自激的转换,实现失锁控制。实验结果表明,传统用法经改进后更合理可行,更适合实际运用。     

夏热冬冷地区空气源一地板辐射采暖系统的应用研究

介绍了空气源．地板辐射采暖系统的原理、特点,并针对夏热冬冷地区气候特点,分析了空气源-地板辐射采暖系统在这一地区运用的优势、选型及存在问题,对夏热冬冷地区空气源．地板辐射采暖系统的应用有一定的指导意义．     

四频差动激光陀螺的磁效应研究及加热器件的选择

分析了磁场对四频差动陀螺零漂的影响,并通过实验进行了定量测量,选择磁效应小的陀螺加热器件,并提出一种使磁效应很小的实验方法,使磁场的影响可以忽略。     

集中供热微机测控系统中的多级通信技术

根据集中供热采用微机控制的需要，设计了一种光电隔离的远距离通信接口电路，实现了ＰＣ／３８６与８０３１单片机间的三级通信。该微机测控系统中，从巡测仪到换热站及换热站到上位机间最远通信距离为５ｋｍ．实用通信波特率为１１０波特。文章介绍了测控系统的硬件结构和软件编程方法。