FDTD方法建模均匀非磁化等离子体计算效率的改进

介绍了色散介质的移位算子时域有限差分方法(SO-FDTD).通过将色散介质的介电常数写成有理分式函数形式,推导出时域中电位移矢量D和电场强度E之间的关系,将此方法应用于计算电磁波在均匀非磁化等离子体中的传播.与ZT-FDTD方法计算的结果相比, SO-FDTD方法的计算精度得到了证实,数值结果进一步显示出这一算法计算效率高,消耗的计算机资源少.     

波在周期磁化均匀等离子体中的反射

采用分层介质方法处理周期磁化均匀等离子体层,研究了电磁波射向周期磁化等离子体层时电磁波的反射特性,分析了等离子体电子密度,电子碰撞频率以及外加磁场等因素对电磁波反射的影响,得出一定条件下等离子体密度和电子碰撞频率下等离子体对电磁波的反射特性。     

磁化等离子体通道天线中电磁波的色散特性

针对现有高功率微波武器辐射天线的不足,提出了将磁化等离子体通道用作电磁脉冲辐射天线的思想--磁化等离子体通道天线（MPCA）,分析了MPCA周围为有耗气体媒质时MPCA所传播的一般模式.简单阐述了MPCA的具体实现方法,根据MPCA的工作原理,建立了MPCA的几何模型,利用边界条件导出了MPCA最严格的色散方程.重点讨论了传播常数随等离子体参数、周围介质参数和外加磁场的变化.结果表明,有限磁场中的MPCA与无穷大磁场时具有一些不同的传播特性,这些结果对于该天线的实现很有参考价值.     

波在周期磁化等离子体中的传播特性

电磁波与等离子体之间的相互作用是等离子体电子学和高功率微波器件研究的重点,加载等离子体可以大幅度提高微波器件的输出功率和效率。文章提出了一种新型介质周期结构即正弦周期磁化等离子体介质结构,通过采用广义反射理论和介质边界条件严格推导出电磁波在其中传播时的左旋圆极化波和右旋圆极化波的色散方程并进行了数值计算和分析,从而研究了电磁波在该介质结构中的传播特性。     

填充磁化等离子体波导的导波场分析

文章对填充磁化等离子体波导中的导波场进行了详细的分析,给出了有限磁场下波在填充磁化等离子体波导中的传播理论,推导出作为普遍严格的在磁化等离子体波导中电磁波的波动方程及场分量的表达式,并且对所得到的结果进行了验证,这对进一步研究磁化等离子体波导中的电磁波传播特性和微波等离子体激发的准分子激光器奠定了理论基础。     

相对论各向同性磁化等离子体的格林函数

磁化等离子体二体关联方程的格林函数中包含的色散函数为３×３矩阵，这对实际问题的计算和分析带来了显的复杂性，当动量分布函数各向同性时，情况将大为简化，本导出了格林函数的解析表式。     

太赫兹波斜入射高温磁化等离子体的解析法研究

采用解析法研究了太赫兹波斜入射到高温磁化等离子体中的传输特性,结果与Wentzel-Kramers-Brillouin(WKB)法及散射矩阵法所得一致,左旋极化(LCP)波比右旋极化(RCP)波穿透性更强,但在低频段RCP波的透射比LCP波更为复杂.系统研究了外加磁场、电子温度、电子密度、碰撞频率、入射角、等离子体厚度...     

磁化等离子体中的离子声波

研究了存在外磁场时等离子体中的低频离子声孤波,得到了描述等离子体中有限小振幅的离子声波的ZK方程,同时给出了离子声波电势的孤波解。研究结果发现,对于波只沿一维传播的情况,外磁场对波的特性没有影响。     

相对论磁化库仑等离子体的裸粒子格林函数

当粒子相互作用力仅埯计入库仑力时，裸粒子格林函数的解析公式是特别简单的，本文导出了相对论磁化库仑等离子体的格林函数。     

磁化等离子体密度及其分布对飞行器隐身的影响

本文研究了磁化等离子体中等离子体密度分布对飞行器隐身的影响，并举例说明了三种不同的密度分布在高频，甚高频以及超高频段对飞行目标的影响，得到飞行器的最佳隐身必须选取适当的分布．     

载流磁化等离子体中剪切阿尔芬涡旋

研究低β_■(0<β_■《m_c/m_i)载流磁化等离子体中非线性剪切阿尔芬波,导出了描述非线性剪切阿尔芬波的方程组,求出该方程组的阿尔芬涡旋(Vortex)解。该解属于本性电磁涡旋,扰动势在远离涡旋中心处按1/r衰减。对结果的分析表明,载流等离子体中涡旋具有新的特点。它除了具有与无电流时涡旋所允许的传播速度区外(u<—αV_A,u>αV_A),还有一个新的传播速度区(0相似文献   

太阳风中非线性离子波研究的解析方法Ⅱ

本文从MHD方程组出发，推导了太阳风磁化等离子体中非线性静电离子声波孤立子传播的非线性控制方程，考虑电子捕获效应，使用解析方法得到了扰动位势的精确解，应用得到的精确解讨论了各种等离子体参数情况下孤立子形成的条件。     

非均匀磁化等离子体中电磁波的吸收特性研究

研究了磁化、稳定、二雏、非均匀等离子体中电磁波的吸收特性，讨论各种等离子体参数对吸收功率的影响；对每一分层的反射功率和透射功率进行了计算，得到吸收功率取决于电子密度、碰撞频率以及入射波的传播角．非均匀等离子体用分层来模拟．假定每一分层的电子密度为常数，但总的电子密度服从抛物线分布.     

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Ansoft HFSS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,...     

平面电磁波在等离子体中的吸收衰减

研究等离子体在隐身技术中的应用.采用垂直入射线极化平面电磁波斜入射到具有金属衬底的等离子体层的模型,利用W.K.B解,推导出电磁波能量衰减与电磁波频率和等离子体密度的关系式.在此基础上,对不同入射角的电磁波在等离子体密度为均匀分布、线性分布和指数分布情况下传播的能量衰减进行了数值计算.结果表明,电磁波衰减随等离子体密度以及电磁波入射角增加而增加;在3种分布情况下电磁波能量衰减规律是相似的.     

太阳风中非线性离子波研究的解析方法Ⅲ

本文是文[1]的继继续与深入，基于所导出的太阳风磁化等离子体中非线性静电离子声波孤立子传播的非线性控制方程，考虑电子捕获效应，使用解析方法得到了扰动位势的精确解，并讨论了等离子体参数变化对孤立子形成的影响。与以前结果比较，区别于以前的等离子体背景情况，发现在适当的等离子体背景下控制方程允许有45度附近方向传播的大振幅离子孤立波．但大振幅孤波主要是在垂直于磁场方向如太阳风方向附近形成，这与Heliosl，2卫星观测结果相吻合。     

用等效磁化区法计算永磁电机的三维静磁场

本文对计算三维静磁场的等效磁化区法作了研究,从理论上证明了用等效磁化区方法计算三维静磁场的正确性,并提出了构成等效磁化区的一般方法。按照等效磁化区法的数学模型,本文对用有限元方法求解三维静磁问题的离散格式作了推导,并研究了用等效磁化区法计算非线性磁场的途径,给出了按牛顿-拉斐逊法求解非线性方程组的雅可比矩阵。应用所编的PORTRAN程序,本文计算了飞轮式永磁发电机的空载和负载三维静磁场,并对电机的端部磁场作了测量。结果表明,计算值与测量值之间虽存在一定误差,但磁密的变化趋势两者基本一致。