冰晶中空气及多次散射效应对雷达探测的影响

雷达反射率因子受云中冰晶粒子空气含量以及多次散射效应的影响.首先利用Debye理论计算不同空气含量下冰晶粒子的等效介电常数,之后利用基于矩量法的FEKO软件计算了不同空气含量下的RCS,结果表明:后向散射能量会随空气含量的增大而减小.针对云中粒子多次散射对雷达探测的影响,首先利用FEKO软件研究六种相同的非球形粒子的RCS随间距的变化关系,结果表明:最小互散射值均大于不考虑多次散射效应时的RCS;为了研究粒子的空间位置对散射截面的影响,利用HFSS软件研究了两个球形粒子的散射情况,结果表明:RCS增大或减小与粒子间相对位置有关;最后利用FEKO软件计算了多个非球形粒子组成的粒子群时的互散射问题对雷达后向散射截面的影响,结果表明:多次散射效应的RCS结果小于不考虑互散射的结果,因此多次散射增大或者减少后向散射的能量主要取决于各个粒子散射回波的相位.     

94 GHz频率下冰晶粒子多次散射特性的研究

为了认识冰晶粒子群在94 GHz频率下的散射特性,利用互散射、相干Mie散射以及简单叠加法进行研究.结果表明,这3种方法得到的粒子群散射结果明显不同,目前的雷达气象方程使用简单叠加法计算粒子群的散射时不能精确地反演云的微物理特征,如冰水含量及有效半径等.利用3种方法比较了不同位置、不同复折射指数、不同尺度参数以及不同数量的粒子群散射强度特性后发现云的多次散射特性不能被忽略.     

吸波微粒的散射和吸收特性

利用Lorenz-Mie散射理论,解出了吸波涂层中吸波微粒的散射、消光和吸收特性.讨论了吸波微粒在粒径不大于100μm范围内的散射与吸收特性:吸波微粒在此粒径范围内吸收远大于散射,在考虑涂层中的辐射传输时散射可以忽略不计;磁性粒子由于磁损耗,其吸收远大于具有相同介电常数和粒径的非磁性粒子;与非磁性粒子不同,在此范围内磁性粒子具有很强的前向散射性质.     

冰晶中空气和过冷水滴对毫米波雷达反演卷云冰水含量的影响

在现有对卷云的探测基础上,考虑卷云中常被忽略的冰晶空气含量和过冷水滴,应用Lorenz-Mie散射理论和Maxwell-Garnett等效介质理论研究了冰晶空气含量和过冷水滴对毫米波雷达云水量反演的影响。分析表明,过冷水滴对云水量反演的影响较大;而冰晶中空气含量对云水量反演的影响则可以忽略。因此,更准确的卷云模型应该考虑过冷水滴。     

沙尘暴中毫米波衰减的计算机模拟研究

在分析沙尘暴特征参数对毫米波通信影响的基础上,根据多重散射理论,利用粒子跟踪法数值模拟了沙尘暴中的毫米波衰减,计算结果与实测数据相一致。     

基于CST软件的零度层亮带成因分析

利用南京信息工程大学C波段雷达和南京市六合区气象局的风廓线雷达观测资料,得到了2014年4月15日层状云降水零度层亮带的基本特征.总结出零度层亮带形成的5个因素,对零度层亮带中的粒子模型进行假设,建立了冰晶、雪、冰水混合粒子和雨滴等10种粒子的假设模型.利用计算机仿真CST软件对10种假设模型进行了理论计算,分析了不同高度下不同模型对应的雷达散射截面(RCS)的变化趋势,模拟了毫米波雷达观测零度层亮带的特征.结果表明,当冰晶融化成冰水混合粒子时RCS值增大;在下降过程中,冰水混合粒子有强烈的碰并聚合作用,粒子尺度增加,使其散射电磁波的能力大大增强;冰水混合粒子完全融化之后,将迅速破碎成小的椭球形水滴粒子,下降速度也会增加,导致单位体积内粒子数目减少,总的散射能力减小.     

云雾场多尺度水滴和冰晶粒子的脉冲激光后向散射特性

为研究云层中冰晶和水滴粒子的尺度、散射等光学特性对飞行结冰的影响，该文基于联合散射理论，建立多尺度水滴和冰晶粒子的激光后向散射模型，分析了水滴与冰晶粒子的光学特性对后向散射的影响。结合工程应用模拟云雾场实验环境，测试不同粒子浓度下的1.064μm和0.532μm激光后向散射。结果表明，随着云粒子浓度增加，云层后向散射发光强度增大，实测数据与理论数据最大误差不高于7%。0.532μm波长激光的后向散射功率明显高于1.064μm波长激光，云雾场后向散射与粒子浓度几乎呈线性增长，并且冰云的后向散射系数普遍高于水云，差异可达到2～30倍。     

基于时域有限差分法的冰晶粒子群多次散射特性

为了精确地利用雷达回波信号反演降雪粒子的微观物理参数,建立满足Gamma谱分布的两类非球形降雪粒子群模型,利用XFDTD软件计算了这两类非球形冰晶粒子群模型在94 GHz频率下的雷达散射截面,分别为-37.690 0和-40.301 0dB·m~2,与简单叠加计算的结果对比后发现绝对误差分别达到0.334 4和0.733 7 dB.在冰水含量一定时,满足Gamma谱分布的两类非球形降雪粒子群模型在分别考虑多次散射和单次散射下雷达反射率因子的绝对误差分别为0.334 6和0.733 7 dB,因此粒子群的多次散射效应在实际气象探测中必须加以考虑.     

雷暴云中冰晶粒子对电磁波的极化作用

为了研究雷暴云中冰晶粒子在带电情况下对电磁波传播的影响,利用冰晶粒子的介电常数模型和瑞利近似条件下带电粒子对电磁波的散射模型,推导了电磁波经过雷暴云中冰晶粒子区域时产生极化的计算模型,并进行了仿真和分析。结果表明:在传播过程中,电磁波的极化会受到冰晶粒子所带电荷的影响;冰晶粒子所带电荷量越多,对电磁波极化影响越大;冰粒表面电荷分布角越小,对电磁波的极化影响也越严重;电磁波频率和冰晶浓度越高,对电磁波造成的极化作用也越大,影响电磁波的传输质量。因此,在电磁波经过雷暴云时必须考虑带电冰晶粒子对其传播的影响。     

煤烟凝聚粒子的光散射特性研究

离散偶极子近似方法（Discrete Dipole Approximation，DDA）是研究粒子散射特性的重要理论方法之一．利用该方法研究了煤烟凝聚粒子的散射问题，讨论了分形煤烟凝聚粒子的散射强度随凝聚粒子的形状、结构、相对折射率及入射波波长变化的情况．结果表明：煤烟凝聚粒子的光散射特性与其形状有着非常密切的关系；对于一个给定的形状不变的煤烟凝聚粒子，它的散射强度的大小随着入射波波长的不同而发生变化；另外组成煤烟凝聚粒子的基本粒子的个数也会影响煤烟凝聚粒子的散射强度，组成煤烟凝聚粒子的基本粒子的半径比入射波的波长小得越多，煤烟凝聚粒子的散射强度就减小得越快．     

背腔式分形微带贴片天线电磁散射特性分析

将矢量有限元方法和边界积分方法相结合，分析背腔式分形微带贴片天线的电磁散射特性，给出了该方法的理论模型，根据变分原理得出原有问题的等效泛函，将背腔体用四面体单元进行剖分，采用矢量基函数展开各单元内的电场，按照里兹方法得到一组线性方程，再利用腔体开口面上电磁场的连续性，应用边界积分方程得到另外一组线性方程，两组方程构成完备的线性方程组，由此求出腔体开口面的等效磁流和原问题的散射场，通过将该混合方法应用于传统的背腔式微带贴片天线的RCS计算，验证了该方法的正确性，在此基础上，对背腔式分形微带贴片无线的电磁散射特性进行了计算和分析，结果显示，背腔式分形微带贴片天线的电磁散射特性主要取决于微带天线的激励单元而不是寄生单元。     

水果组织光学参数的激光图像无损测量技术

为得到水果组织的光学特性参数，设计了用激光散射图像测量水果组织光学特性参数的试验装置，分析了苹果、梨、脐橙等水果组织的空间分辨漫反射光分布与距入射光源点的半径之间的相关性，采用基于漫射光传输理论研究了漫反射光分布，并应用偏最小二乘拟合方法确定了水果组织的光学参数，用此参数进行了水果组织中光子传输的蒙特卡罗模拟；将图像灰度测量结果与蒙特卡罗模拟结果进行了比较．结果表明，两者有很好的吻合性，最大误差为3．21％．光谱图像技术能准确地用于测量水果组织光学特性参数。     

用非连续变形分析法分析地基的极限承载力

首先介绍了非连续变形分析法的基本原理，然后以一条件浅基础为例，基于朗德尔－瑞斯纳理论划分块体单元，用非连续变形分析法计算了在不同条件下地基的极限承载力。     

基于FPGA动态分布式算法的研究与应用

基于有符号数分布式算法原理，提出了动态分布式算法。该算法不仅继承了分布式算法提高乘积和计算速度的优点，还为系数可编程FIR滤波器的实现提供了有效的解决方案。在Maxplus2环境下，对动态分布式算法进行了仿真和综合，仿真结果证明了该算法的有效性。     

核/壳型纳米银球的局域表面等离子体共振调谐特性研究

利用离散偶极子理论数值模拟了核/壳结构纳米银球局域表面等离子体共振调谐特性,并应用等离子体杂化理论对其数值结果进行了解释。研究结果表明:对于固定的球壳结构,当改变内核介质的介电常数与内核结构尺寸时,其等离子体共振峰发生了明显的移动现象;对于固定的内核结构,当外核厚度变化时能有效实现共振峰的调控。     

非连续变形分析方法中一些控制参数的设置

非连续变形分析(DDA)方法是近年来发展起来的一种分析不连续介质力学的岩土工程数值模拟方法,该方法涉及到一些人为设定的控制参数,而这些参数会对计算结果产生一定的影响.通过实例分析,作者较深入地探讨了步位移、弹簧刚度及时间步的选取,认为对计算结果影响最大的是步位移,并进一步认为当步位移取值范围为0.1～0.002,弹簧刚度取值范围为20 E～100 E,时间步取值为0.01时不仅迭代速度快,而且对计算结果的影响可以忽略,这在DDA的理论研究及实际应用中均具有重要意义.     

一种基于Mie散射的颗粒物浓度测量方法

 根据Mie 散射理论,采用连分式递推算法,进行了微粒散射的数值模拟。借助特殊函数库得出简化的Mie 散射理论的数值模拟方法,省去了推导的复杂性,同时提高了计算程序运算速度。利用水溶胶模拟大气溶胶进行光散射实验,采用三波长法计算得到各样本的平均粒径,根据消光定律模拟出微粒浓度与光强变化之间的关系,为空气中微粒浓度的测量提供了理论依据。     

含气泡粒子辐射特征的有效介质理论适用性研究

采用离散偶极近似法和Bruggeman有效介质理论分别计算了气泡个数为49、99、149、199、249和299的含气泡粒子的辐射特性参数.比较分析后发现:对于衰减因子、吸收因子和散射因子,在气泡数目小于一定值时,有效介质理论具有较好的适用性,反之适用性较差;对于单次散射反照率和非对称因子,有效介质理论均具有较好的适用性.同时证明了Michael教授关于有效介质理论对含气泡粒子适用性推测的片面性.     

超宽带雷达引信电磁散射特性

分析了超宽带雷达引信在动态作用下的目标散射特性。应用瞬态电磁散射理论和电磁波叠加原理,根据多点散射模型,引入雷达引信动态作用下的传递函数,分析了超宽带雷达引信在动态作用下的目标散射特性,建立了目标冲击响应函数,仿真分析了目标电磁波的辐射方向与脉冲宽度关系,得出高斯窄脉冲经一维超宽带阵列辐射后形成的合成脉冲波如何才能选择合适的阵列参数的结论。研究结论对于设计超宽带雷达引信具有重要的应用价值。     

N，N-二(3-氯-2-羟丙基)十二胺对菱镁矿浮选脱硅性能的影响

通过浮选实验研究了N，N-二(3-氯-2-羟丙基)十二胺(NCDA)作用下石英、菱镁矿和白云石的浮选行为.通过zeta电位测试、基团电负性判据和量子化学计算等分析研究了NCDA的性能及作用机理.浮选实验结果表明:在矿浆自然pH值条件下，加入同等用量的捕收剂，NCDA对石英的捕收能力比十二胺(DDA)强，对菱镁矿和白云石的捕收能力明显弱于DDA.zeta电位测试结果表明，NCDA与石英表面发生静电吸附和氢键作用.基团电负性、水油度和前线轨道能计算结果表明，相比DDA，NCDA具有更好的捕收性能和起泡性能，更容易与石英表面发生相互作用.