高頻電磁波在弱電離等離子體中傳播的數(shù)值模擬研究.pdf

1、碩士學(xué)位論文高頻電磁波在弱電離等離子體中傳播的數(shù)值模擬研究NumericalSimulationofHighFrequencyElectromagneticWavePropagationinWeaklyIonizedPlasma學(xué)21002049大連理工大學(xué)DalianUniversityofTechnology大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要電磁波在等離子體中傳播是一個(gè)重要的研究領(lǐng)域，近年來(lái)，由于其在飛行器隱身、電磁防護(hù)、電磁對(duì)抗、空間通

2、訊等領(lǐng)域的應(yīng)用潛力而備受關(guān)注。本文針對(duì)等離子體隱身，模擬研究了高頻電磁波在弱電離等離子體中的傳播過(guò)程，使用電磁波麥克斯韋方程和等離子體流體方程描述此過(guò)程，并采用時(shí)域有限差分法求解。詳細(xì)討論了等離子體的各個(gè)特征參數(shù)對(duì)電磁波反射、衰減的影響，并且分析了不同類型的衰減機(jī)制。首先，討論了電磁波垂直入射等離子體情況。等離子體對(duì)電磁波有高通濾波性質(zhì)，等離子體頻率為電磁波的截止頻率，高碰撞頻率可以弱化這種性質(zhì)，使得截止頻率向低頻區(qū)移動(dòng)。碰撞衰減是電磁

3、波在等離子體中能夠有效衰減的主要機(jī)制，不同入射電磁波頻率對(duì)應(yīng)不同最佳碰撞頻率。電磁波入射呈拋物型分布的不均勻等離子體時(shí)會(huì)發(fā)生共振衰減，這種明顯區(qū)別于碰撞衰減的共振衰減發(fā)生在入射電磁波頻率與等離子體最大電子密度處對(duì)應(yīng)的等離子體頻率相近時(shí)。其次，討論了電磁波斜入射等離子體情況。對(duì)橫磁波(TM波)，斜入射角度越大，在大氣一等離子體界面處反射越大，進(jìn)入等離子體后的TM波，斜入射角度越大，衰減越大。對(duì)橫電波(TE波)，斜入射角度為30。附近時(shí)，在

4、大氣一等離子體界面處反射最小，進(jìn)入等離子體后的TE波，斜入射角度越大，衰減越大。TM波和TE波都是不同入射角度對(duì)應(yīng)有不同最佳電子密度。最后，討論了電磁波在磁化等離子體中的傳播特性。外加磁場(chǎng)平行于入射電磁波方向，對(duì)于無(wú)碰撞等離子體，當(dāng)入射電磁波頻率與電子回旋頻率相近時(shí)，會(huì)發(fā)生電子回旋共振衰減，共振點(diǎn)隨外加磁場(chǎng)改變而變化。外加磁場(chǎng)垂直于入射電磁波方向，電磁波會(huì)在無(wú)碰撞和強(qiáng)碰撞等離子體中都發(fā)生高混雜共振，且共振點(diǎn)隨等離子體電子密度和外加磁場(chǎng)的