微波与低温等离子体相互作用的二维FDTD模拟

论文摘要

等离子体隐身是一种利用等离子体回避雷达探测的方法和技术,此方法就其原理而言优点突出,极具发展前景。几个主要的军事大国都积极开展该领域的研究和发展工作。目前,此方法和技术尚未发展成熟,诸多问题有待解决,还需要继续进行广泛、深入、细致的理论研究和实验研究。近年来,数值模拟计算研究成效显著,受到多方面的重视。本文针对两种进气管模型(直型腔体和S型腔体),分别设置结构对照组(直型腔体和S型腔体),和等离子体模型组(腔体内壁覆盖低温离子体层),采用时域有限差分(FDTD)方法,进行数值模拟计算,研究腔体结构和等离子体层对于雷达波(电磁波)的屏蔽作用。结果表明,(1)直型金属腔体对电磁波具有强反射特性,S型金属腔体对电磁波的反射相对较弱,反映了结构隐身的作用；(2)腔体内壁覆盖等离子体层后电磁波的回波能量均明显减少,且金属直型腔体加入等离子体对电磁波的吸收更加强,反映了等离子体隐身的作用；(3)结构隐身与等离子体隐身相结合,有助于进一步改善和优化对于电磁波的隐身作用；(4)等离子体碰撞频率、等离子体电子数密度和入射电磁波频率等因素对于其隐身效果都有程度不同的影响。本文的研究方法和结果,可以为低温等离子体隐身方法和技术研究提供有价值的参考。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 等离子体隐身技术的研究背景
• 1.2 等离子体隐身技术的原理及其优缺点
• 1.2.1 等离子隐身机理
• 1.2.2 等离子体隐身技术的优点及缺点
• 1.3 等离子体的FDTD方法
• 1.4 等离子体的FDTD方法的研究进展
• 1.5 本文的主要工作
• 2 等离子体的基础理论
• 2.1 等离子体的特征和等离子体判据
• 2.1.1 等离子体的整体特征
• 2.1.2 等离子体判据和德拜长度
• 2.1.3 等离子体频率
• 2.1.4 等离子体回旋频率
• 2.2 产生隐身等离子体的方法及其研究进展
• 2.2.1 隐身等离子体方法简介
• 2.2.2 各国等离子体研究进展
• 2.3 小结
• 3 FDTD法对电磁波的数值模拟
• 3.1 电磁波的数值方法概述
• 3.2 FDTD方法的概念
• 3.3 非磁化等离子体FDTD算法的稳定性条件
• 3.4 PLJERC-FDTD算法
• 3.5 小结
• 4 用FDTD法对二维电磁波在直型腔体中传播的数值模拟
• 4.1 直型腔体的选取以及等离子参数的选择
• t=8GHz）'>4.2 等离子体碰撞频率为8GHz时的衰减情况（v_t=8GHz）
• c=30GHz）'>4.3 等离子体碰撞频率为30GHz时的衰减情况（v_c=30GHz）
• 5 用FDTD法对二维电磁波在直型腔体中传播的数值模拟
• 5.1 S型腔体模型设计
• c=8GHz）'>5.2 等离子体碰撞频率为8GHz时的衰减情况（v_c=8GHz）
• c=30GHz）'>5.3 等离子体碰撞频率为30GHz时的衰减情况（v_c=30GHz）
• 5.4 小结
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献