充等离子体圆柱波导中低频模式特性分析

利用等离子体流体模型和线性场理论,分别导出了等离子体均匀填充和无限薄环形填充两种条件下,圆柱波导中电磁波传播的色散方程,并分别数值计算了其等离子体低频模式所满足的色散关系.研究发现,在无限薄环形等离子体填充条件下,低频等离子体模式与均匀填充情况有很大差别,不再有无穷多条低频模式的色散曲线,而且其截止频率也不再受到等离子体频率的限制.     

波在磁化周期等离子体中的传播特性

电磁波与等离子体之间存在极为丰富的相互作用现象,对电磁波的传播构成重大影响。该文研究了在磁场指导下,对电磁波在密度周期变化的磁化等离子体中的传播特性,进行了理论分析并导出色散方程,通过数值计算分析了等离子体密度变化分别对电磁波传播特性的影响。计算结果表明密度n1变化对左、右旋波的截止频率影响不大,而n0的变化对左旋波的截止频率影响大,对右旋波的通带宽度影响大。并发现密度周期变化磁化等离子体构成一周期慢波系统,在该系统中明显出现慢波,这可能对注波互作用产生重大影响。     

等离子体中平面电磁波吸收衰减的数值模拟

推导了电磁波在等离子体中吸收衰减的理论公式,建立了非均匀等离子体分层离散的物理模型,利用数值模拟的方法研究了平面电磁波斜入射覆有磁化非均匀等离子体层的金属衬底时的吸收衰减特性,讨论了等离子体层密度为线性分布且磁场强度一定时,电子碰撞频率对电磁波吸收衰减的影响,得出在一定等离子体密度和磁场强度条件下,等离子体对平面电磁波的吸收衰减特性.     

等离子体对电磁波反射与吸收的统计分析

为降低反射电磁波能量和雷达的目标有效截面,用统计分析方法研究了雷达波在均匀非磁化等离子体中传播时所发生的反射、吸收与衰减;模拟了在厚度为10cm、密度在1016～1019m 3、碰撞频率在0.1～10GHz范围内的均匀等离子体中,电磁波频率在1～20GHz、服从均匀和正态2种分布情况时的反射、吸收与衰减.结果表明：对于不同电磁波频率概率分布,等离子体频率和碰撞频率对电磁波反射、吸收与衰减的影响本质相同,只是定量的差别;当电磁波频率服从不同分布时,反射系数、吸收系数与衰减量的分布不同.     

冷等离子体中的定向瞬态电磁波

讨论了冷等离子体中的定向瞬态电磁波，通过严格求解冷等离子体中的Ｍａｘｗｅｌｌ方程组，给出了定向瞬态电磁波ＴＭ模的电场及其场型图，结果表明，与在自由空间相比，在各向同性冷等离子体中，定向瞬态电磁波发生了相移；与等离子体中传播的常规电磁波相比，没有截止频率，这两个特点使其在等离子体中具有极其重要的实用价值。     

电磁波在等离子体层中衰减的数值分析

采用分层介质方法处理非均匀等离子体层,研究了电磁波射向覆盖磁化等离子体层的金属平板时电磁波的衰减特性。着重讨论Epstein密度分布的等离子体层,分析了等离子体电子密度、电子碰撞频率、外加磁场和入射角度等因素对电磁波衰减的影响,得出在一定等离子体密度和电子碰撞频率下,等离子体对电磁波的吸收特性。     

电磁波在等离子体同轴波导中的传播特性研究

本文研究了电磁波在均匀非磁化等离子体填充的同轴线波导中的传播特性,主要考虑衰减常数与等离子体同轴波导各参数的关系。应用博格尼斯位函数法并结合等离子体特性得到了电磁波传播过程中的衰减常数与相位常数。并对几种特殊情况进行数值分析,计算出衰减常数随等离子体波导各参量的变化曲线。     

有限元法在表面波等离子体中的数值模拟应用

工业用平板型表面波等离子体（SWP）源具有大面积、高密度、高活性等优良性能,其建造之前必须进行结构优化,而对表面电磁波的数值模拟,可以辅助其优化设计。基于有限元法（FEM）,采用AnsoftHFSS模拟软件,数值仿真了大面积矩形SWP源的电磁场空间分布。研究了开槽天线激发表面波场的特性,得出了表面波场的空间分布,与理论分析和实验结果进行了对比,解释了表面波放电的实验现象。研究结果表明在石英-等离子体界面有表面电磁波存在,且分布均匀。研究成果为大面积高效等离子体工艺的产业应用提供建议,也为下一代超大面积SWP源的成功建造提供了有益借鉴。     

THz波在非均匀等离子体层中传播的FDTD分析

为了有效对抗等离子体隐身目标,采用Z变换时域有限差分法,结合实际情况,选取等离子体中电子密度分布为双曲函数分布,对不同太赫兹频率、不同电子碰撞频率下太赫兹波在非均匀等离子体中的传播情况进行了数值研究．数值计算结果表明,等离子体对太赫兹波没有吸收效应,说明太赫兹波能有效穿透等离子体层．     

规则隧道中长列金属物体对电磁波截止频率影响的研究

利用有限元方法系统地研究了机车、罐笼、金属支护立柱等长列金属物体对井下规则隧道中电磁波截止频率的影响,可知长列金属物体的存在使TE波模截止频率降低,而使TM波模截止频率升高．相比较而言,罐笼对电磁波截止频率影响最大,支护立柱影响最小,机车对电磁波影响的范围最大。     

二层流体浅水波演化模型色散特性的研究

文献［１］在Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ的浅水波假定下,用各层内距交界面任意距离点Ｚｉａ速度水平分量代替传统的各层垂向平均速度,建立了二层流体浅水波演化模型。本文将该模型应用于线性波的研究,分析了该模型所具有的色散特性。证明了参数ａｉ皆取－０．３９３时,该方程组具有最佳的色散特性。     

饱和土中流体对压缩波传播特性影响

为了进一步分析流体性质对饱和土中压缩波传播的影响,基于Biot两相介质波动理论,推导了压缩波平面波动解,并得到了孔隙流体自由流动和流体无渗流时的压缩波速度公式.通过数值算例分析了水饱和、准饱和及气饱和三种饱和情况下土中压缩波的传播及衰减特性.结果表明,在水饱和至准饱和土中,两种压缩波的速度和弥散性均随含气量的增加而降低,衰减则随含气量的增加而增加.气饱和土中,P1波速度比水饱和时显著降低且基本无弥散和衰减;P2波速度比水饱和时有很大提高,同时弥散和衰减加强,且特征频率向高频漂移.完全水饱和时P1波主要在流体中传播,含气量超过一定值(1%)时主要受土骨架中控制,P2波则刚好与此相反.     

Numerical modeling of surf beat generated by moving breakpoint

As an important hydrodynamic phenomenon in the nearshore zone, the cross-shore surf beat is numerically studied in this paper with a fully nonlinear Boussinesq-type model, which resolves the primary wave motion as well as the long waves. Compared with the classical Boussinesq equations, the equations adopted here allow for improved linear dispersion characteristics. Wave breaking and run-up in the swash zone are included in the numerical model. Mutual interactions between short waves and long waves are inherent in the model. The numerical study of long waves is based on bichromatic wave groups with a wide range of mean frequencies, group frequencies and modulation rates. The cross-shore variation in the amplitudes of short waves and long waves is investigated. The model results are compared with laboratory experiments from the literature and good agreement is found.     

饱和孔隙介质中的波

通过对饱和孔隙介质的运动方程的分解,证明了饱和孔隙介质体中存在两种类型的膨胀波和一种剪切波传播;给出了不同波型的传播运动方程;对饱和孔隙介质的几种特殊情形,讨论了波的传播物性以及波速计算公式。     

超高速飞行器气动外形对电波传播特性的影响

等离子体鞘套会对飞行器的无线通信信号产生强烈的干扰,甚至中断信号而威胁飞行器的飞行安全．为了解不同气动外形对电波传播特性的影响,文中研究了典型飞行器外形(钝头和尖头)外部鞘套的电波传输特性．首先,采用商业软件COMSOL计算不同飞行条件下的流场分布,生成离散鞘套模型数据．然后,结合等离子体中电波传播理论,采用高维Lagrange插值以及Runge-Kutta等方法数值地求解电波在鞘套中的射线方程,得到电波轨迹和衰减以及一些新的传播特性,并对这些传播特性的物理机制进行了分析．结果表明,在相同条件下,钝头飞行器对电波的干扰明显地强于尖头,表现出丰富的传播现象．取得的这些结果,能够为超高速飞行器设计提供参考,并进一步推动相关问题的研究．     

Influences of Stress Wave Propagation upon Studying Dynamic Response of Materials at High Strain Rates

How the wave propagation analysis plays a key role in the studies of dynamic response of materials at high strain rates is analyzed. For the wave propagation technique, the followings are important: the loading and unloading constitutive relation presumed, the positions of the sensors embedded, the interactions between loading waves and unloading waves. For the split Hopkinson pressure bar (SI-IPB) technique, the assumption of one-dimensional stress wave propagation and the assumption of stress uniformity along the specimen should be satisfied. When the larger diameter bars are employed, the wave dispersion effects should be considered, including the high frequency oscillations, non-uniform stress distribution across the bar section, increase of rise time, and amplitude attenuation. The stress uniformity along the specimen is influenced by the reflection times in specimen, the wave impedance ratio of the specimen and the bar, and the waveform.     

近似到O(μ2)阶完全非线性的Boussinesq水波方程

为了获得具有更优性能的波浪传播数学模型,对一组近似到O(μ2)阶完全非线性的Boussinesq方程进行了改进,加强过程保留高阶非线性项,改进后的方程色散性能和非线性性能均有提高.该方程可以简化为多个以水深平均速度表达的二阶Boussinesq类水波方程.理论分析了加强对方程二阶非线性和三阶非线性的影响,并将其同传统加强方式进行了比较,结果表明,含高阶非线性项的加强方式得到的方程性能更好.基于该方程,在非交错网格下建立了基于有限差分方法的高精度数值模型.利用数值模型模拟波浪在潜堤上的传播变形,探讨了2种不同加强方式以及非线性对数值结果的影响,结果表明,加强过程保留高阶非线性的方程模拟结果更佳.     

3-D simulations of freak waves based on high-order spectral method

Three-dimensional ( 3-D) directional wave focusing is one of the mechanisms that contribute to the generation of freak waves. To simulate and analyze this phenomenon,a 3-D wave focusing model is proposed based on the enhanced high-order spectral method,which solves the fully nonlinear potential flow equations with a free surface within periodic unbounded 3-D domains. The numerical model is validated against a fifth-order Stokes solution for regular waves. Laboratory-scale freak waves are observed with wave components having equal amplitudes. Investigations of the appearance and propagation of freak-wave events in a 3-D open wavefield defined by a directional wave spectrum are then realized.     

A numerical simulation of nonlinear propagation of gravity wave packet in three-dimension compressible atmosphere

By using FICE scheme, a numerical simulation of nonlinear propagation of gravity wave packet in three-dimension compressible atmosphere is presented. The whole nonlinear propagation process of the gravity wave packet is shown; the basic characteristics of nonlinear propagation and the influence of the ambient winds on the propagation are analyzed. The results show that FICE scheme can be extended in three-dimension by which the calculation is steady and kept for a long time; the increase of wave amplitude is faster than the exponential increase according to the linear gravity theory; nonlinear propagation makes the horizontal perturbation velocity increase greatly which can lead to enhancement of the local ambient winds; the propagation path and the propagation velocity of energy are different from the results expected by the linear gravity waves theory, the nonlinearity causes the change in propagation characteristics of gravity wave; the ambient winds alter the propagation path and group velocity of gr