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强激光与粒子束 2017年第5期29卷 45-49页

作者：王丽黎赵珍珠刘江凡席晓莉西安理工大学电子系西安710048

利用等离子体非线性效应的三波法是解决"黑障"问题的一种可能的解决方案。从三波非线性理论出发,详细介绍了转化效率的计算方法,进而对不同等离子体电子密度模型下的非线性效应进行分析。数值仿真结果表明:存在一个最优的信号入射角度,... 详细信息

利用等离子体非线性效应的三波法是解决"黑障"问题的一种可能的解决方案。从三波非线性理论出发,详细介绍了转化效率的计算方法,进而对不同等离子体电子密度模型下的非线性效应进行分析。数值仿真结果表明:存在一个最优的信号入射角度,当信号以该角度入射时转化效率最大;等离子体厚度会对最佳入射角产生一定影响,当厚度减小时,最佳入射角变大;等离子体电子密度变化范围、厚度、入射波及泵源参数都相同时,共振点处电子密度导数值越大,非线性效应越强。

关键词：黑障等离子鞘三波非线性转化效率最佳入射角

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等离子体中电波传播的三波非线性效应仿真研究

等离子体中电波传播的三波非线性效应仿真研究

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作者：赵珍珠西安理工大学

学位级别：硕士

飞行器在返回大气层时,其速度可达到十几甚至数十马赫,高温使其周围空气电离形成等离子鞘,使得投射其上的电磁波产生反射、折射及散射,而在其中传播的电磁波受到衰减,从而影响飞行器的导航、遥测和通信信号的传输,严重阻碍飞行器与外界... 详细信息

飞行器在返回大气层时,其速度可达到十几甚至数十马赫,高温使其周围空气电离形成等离子鞘,使得投射其上的电磁波产生反射、折射及散射,而在其中传播的电磁波受到衰减,从而影响飞行器的导航、遥测和通信信号的传输,严重阻碍飞行器与外界的通信,影响飞行器的安全。为了解决这一问题,国内外研究人员提出了许多可能的解决办法,至今仍未彻底解决。等离子体的三波非线性效应是其中的一种可能的解决方案。本文对等离子体中的三波非线性效应进行研究,具体的工作如下:(1)首先介绍论文的研究背景与意义,然后介绍了等离子体中的流体力学方程,结合麦克斯韦方程组建立等离子体与电磁波相互作用过程的数学物理模型。(2)开展等离子体中的三波非线性效应的频域数值仿真研究。主要是对修正的金兹堡方程及非线性电流进行求解,分析低频信号入射角、泵源参数及等离子体电子密度分布对非线性的影响;最后,给出RAM C实际等离子体电子密度分布下的仿真结果。(3)开展等离子体中三波非线性效应时域算法研究。为了更直观地分析非线性电流项,采用JEC-FDTD方法进行计算;同时,为了节约计算时间,在C#环境下结合CUDA实现并行编程。最后,对RAM C实际等离子体电子密度分布下的非线性效应进行分析,并与频域的计算结果相对比,分析三波非线性效应的实际应用条件。论文的分析可为三波非线性效应抑制“黑障”系统确定关键技术参数,包括泵源功率、频率、安装位置/方式的需求,为系统方案的设计和工程应用提供理论依据。

关键词：三波非线性等离子体金兹堡方程 JEC-FDTD计算方法

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