非磁化等离子体覆盖导体柱的ZTFDTD分析

将归一化的Z变换时域有限差分算法(ZTFDTD)用于仿真电磁波与非磁化等离子体的相互作用,给出了非磁化等离子体的ZTFDTD迭代公式.通过二维模型分别计算了非磁化等离子体覆盖导体柱的双站散射特性,分析了不同等离子体自由电子密度分布,不同电磁波频率和不同等离子体碰撞频率对雷达散射截(RCS)的影响.数值结果表明,合理地置等离子体参数,可以增强等离子体隐身效果.     

各向异性磁化等离子体的ZT-FDTD算法

把运用于处理各向同性媒质的基于z变换形式的时域有限差分(ZT-FDTD)方法进行拓展,用它处理了各向异性磁化等离子体的电磁问题,给出了该方法用于各向异性磁化等离子体的递推计算公式,计算了各向异性磁化等离子体层对电磁波的反射系数和透射系数,计算结果与解析解及分段线性递归卷积FDTD(PLRC-FDTD)方法结果比较,吻合很好,从而验证了该方法用于各向异性磁化等离子体的高效性和高精度.最后,用此方法计算了各向异性磁化等离子体圆柱的后向散射宽度.该文研究结果可应用于等离子体天线等领域.     

基于拉氏变换原理的三维磁化等离子 体电磁散射FDTD分析

 根据拉普拉斯变换(LT)原理,提出了一种新的分析色散介质的电磁特性的时域有限差分(FDTD)算法,称为电流密度拉普拉斯变换时域有限差分(CLT-FDTD)算法.利用磁化等离子体介质中的关于电流密度矢量与电场强度的本构方程,将其两边分别拉普拉斯变换,得到s域内的本构方程.最后进行逆拉普拉斯变换和指数差分,得到在时域里易于求解的FDTD迭代方程.通过该方法计算了非磁与磁化等离子体球的后向雷达散射截面(RCS),验证了该方法正确性与有效性.     

磁化等离子体覆盖导体散射问题的FE/BI方法分析

基于矢量有限元方法和边界积分方程,推导了分析三维导体表面覆盖各向异性磁化等离子体电磁散射问题的矢量有限元/边界积分(FE/BI)方法公式,并将该方法推广到外磁场沿任意方向时磁化等离子体的情形。应用该方法计算了磁化等离子覆盖导体目标的双站雷达散射截面(RCS),分析了等离子体厚度、密度、碰撞频率和外磁场方向对雷达散射截面的影响。数值计算结果表明:在导体表面覆盖各向异性磁化等离子体并且选取合适的参数,能够有效地减少雷达散射截面。     

等离子体覆盖导体柱宽带散射特性分析

利用分段线性递归卷积频率相关时域有限差分（RLRC FD^2TD)方法研究了非均匀等离子体覆盖导体柱的散射特性，对TM波垂直入射时的双站、宽带仿真结果的分析表明，等离子体包层可以显著地减少雷达目标的电磁回波能量，衰减量与多种参数有关。     

磁化等离子体的并行三维JEC-FDTD算法及其应用

 给出了三维磁化等离子体的电流密度卷积－时域有限差分(JEC-FDTD)算法的迭代公式,指出该算法与一般FDTD算法实现并行时的不同:增加了电流密度的迭代,以及并行计算时在子域交界面上增加了一些数据的交换.并实现了基于MPI (Message Passing Interface)的并行JEC-FDTD算法.然后用计算涂覆等离子体的金属球的雷达散射截面(RCS)的算例验证了并行程序的可靠性,并测试了并行程序在某集群上的并行效率.最后计算了涂敷磁化等离子体的全尺寸飞机的单站RCS.结果表明并行JEC-FDTD算法是可靠的,而且并行效率高,能计算各向异性磁化等离子体的电大尺寸目标的散射.     

任意磁化方向下磁等离子体电磁散射分析

基于电流密度拉普拉斯变换FDTD(CDLT-FDTD)方法,计算并验证了一维情况下的法拉第旋转效应、三维情况下磁化等离子体球的后向雷达散射截面(RCS),与其他方法计算结果一致.通过该方法计算并分析了任意磁化方向下磁等离子体涂敷准火箭模型的后向RCS的变化情况,计算结果表明磁化等离子体能有效减小目标的RCS.     

磁化等离子体涂覆目标散射特性的FDTD方法

基于分段线性递归卷积法(PLRC)把时域有限差分方法(FDTD)推广应用于三维各向异性磁化等离子体中,给出了三维计算公式,并且和电流密度卷积时域有限差分方法(JEC-FDTD)进行了对比,结果表明PLRC方法更精确.计算了磁化等离子体覆盖球锥体的双站雷达散射截面(RCS)与无涂敷以及涂敷非磁化等离子体球锥体的散射特性进行了对比,结果表明磁化等离子体有更加独特的特性.其隐身效果优于非磁化等离子体.     

瞬态电磁波在磁化等离子体中传播与散射的FDTD方法

本文从磁化等离子体中电子的广义运动方程出发，给出了一套ＦＤＴＤ计算公式，克服了卷积递归法不适用于直流入射以及小信号近似的缺点，其正确性由数值计算结果得到验证。     

各向异性等离子体衬底的二维光子晶体带隙特性分析

利用基于拉氏变换的电流密度卷积(LT-JEC)时域有限差分(FDTD)方法处理等离子体复杂介质;同时通过引入周期边界条件,将无限大周期结构转换为单个元胞的有限区域的计算,实现了抽象模型向实际计算模型的转变,计算了以等离子为背景的二维等离子光子晶体的功率反射和透射系数。研究了二维等离子体光子晶体带隙特性随等离子体各参数变化的变化规律,为实际制作等离子体光子晶体提供了理论基础。     

JEC-FDTD for 2-D conducting cylinder coated by anisotropic magnetized plasma

The JE convolution finite-difference-time-domain (JEC-FDTD) method is extended to the anisotropic magnetized plasma which incorporates both anisotropy and frequency dispersion at the same time, enabling the transient solution of the electromagnetic wave propagation in anisotropic magnetized plasmas. Two-dimensional JEC-FDTD formulations for magnetized plasma are derived. The back scattering radar cross section (RCS) of a perfectly conducting cylinder coated by a layer of magnetized plasmas is calculated.     

有耗平面和三维目标复合散射的FDTD分析

采用FDTD方法计算了有耗地面与三维目标的复合散射,对吸收边界条件,连接边界条件和近远场变换作了细致讨论.吸收边界使用了广义PML吸收层,它对电磁波有较好的吸收效果.连接边界处则利用解析入射波和三波迭加技术,上半平面用入射波和反射波、下半平面用透射波作为对目标的外加场进行计算.得到近场数据后,为避免出现复杂的Sommerfeld积分,用互易原理简化了外推过程.FDTD算法与矩量法和快速多层多极子相比,具有节省内存,计算时间短等优点.通过地上物体和地下物体的计算验证了FDTD方法的精确性,讨论了散射体离地高度对后向RCS的影响.     

Time domain analysis of transient propagation in inhomogeneous magnetized plasma using Z-transforms

The electromagnetic propagation through an inhomogeneous magnetized plasma slab is studied using the Z-transform formulation of the Finite-Difference Time-Domain（FDTD） method. The direction of electromagnetic propagation is parallel to the biasing magnetic filed. To validate the Z-transform algorithm, the reflection and transmission coefficients for the right-hand circularly polarized wave of the homogeneous magnetized plasma slab are computed by means of discrete Fourier transform. The comparison between the reflection and transmission coefficients of the homogeneous plasma slab and analytical values indicates that Z-transform algorithm is very accurate. When the plasma frequency varies according to the square root and parabolic relations, the reflection and transmission coefficients of the inhomogeneous magnetized plasma slab are computed.     

FDTD法分析涂覆各向异性材料金属目标宽带散射特性

采用时城有限差分方法研究了涂覆各向异性材料金属目标的宽带散射特性,得到了涂覆不同厚度的正单轴和负单轴各向异性材料情况下的频率响应和双站RCS,通过对这些散射数据的分析得出了一些关于涂覆材料及涂覆厚度对目标散射特性影响的结论,这些结论有助于对各向异性隐身材料的研究,体现了时域计算对于分析目标宽频带散射特性的优点.     

电各向异性介质FDTD并行算法的研究

基于消息传递模式的网络并行计算系统和区域分割技术成功地实现了电各向异性介质FDTD并行算法,并用此程序代码计算了电大目标的RCS.经测试,该程序代码并行效率达到87%.根据电各向异性介质FDTD迭代式,电场某一节点的计算,需牵涉到其周围28个节点的电磁场值,详细分析了该情况下并行算法中的数据通讯规律,并实现了局域网内各节点机的协同并行计算.数值结果表明了该算法和程序的正确性及优越性.     

加载天线目标RCS的FDTD计算与分析

提出一种带角点的细导线模型和传统FDTD相结合的方法分析加载斜拉式线天线目标散射特性.为进一步减小目标离散时的台阶化误差和节省计算资源(内存和时间),给出一种简化的共形FDTD(SCFDTD)算法.通过坐标旋转使天线长段平行于某固定坐标轴,然后建立带有角点的细导线FDTD模型.以变形网格面积与正常网格面积之比1/6作为SCFDTD算法的判据,既简化了已有CFDTD算法的复杂度,又不失其物理意义.与传统FDTD方法和实验测量结果对比数值计算例子表明了该方法的可行性与有效性.     

磁化电离层等离子体异常吸收效应研究

研究了电离层加热中的异常吸收效应.采用动力学理论,从弗拉索夫方程出发,结合磁化等离子体中电波色散关系与地磁场中泵波电场作用于电子与离子形成的位移电流,详细推导了加热形成的沿磁场分布电子密度不均匀体扰动所引起的电波幅度异常吸收系数.利用异常吸收系数解析表达式模拟计算了吸收系数随地磁倾角的变化,结果表明:随着地磁倾角的增加,异常吸收系数增大,在地磁倾角约70°以后缓慢下降;在考虑了地磁场对高频电导率影响后,异常吸收系数降低,而且地磁倾角越大系数下降越明显.     

Compton散射对磁化等离子体调制不稳定性的影响

基于多光子非线性Compton散射模型,研究了多光子非线性Compton散射对激光在磁化等离子体中调制不稳定性的影响.将入射光和多光子非线性Compton散射光作为形成调制不稳定性的新机制,对非线性色散方程和控制方程进行了修正,给出了由入射光和多光子非线性Compton散射光形成的耦合左旋椭圆偏振光调制不稳定性的时间增...     

等离子体散射分析的改进型交替隐式时域方法

提出了一种改进的交替隐式时域有限差分(FDTD)方法,运用该方法分析了等离子体涂覆导体圆柱的散射特性,为等离子体隐身技术的运用提供了一定的理论指导.该方法在整个问题空间采用完整场形式的场量进行迭代计算,并运用中心差分格式离散极化电流密度辅助方程.仿真实验表明,提出的算法具有无条件稳定特性,其计算效率明显优于以往文献提出的交替隐式FDTD方法,在精度和效率上也稍高于普通的显式FDTD方法.