一种计算分层半空间上方导线瞬态响应的新方法

提出了一种将时域积分方程(time domain integral equation, TDIE)方法和时域有限差分(finite differnce time domain, FDTD)方法相结合计算分层有耗半空间上方导线瞬态电磁响应的新方法.其中,一维FDTD方法用于计算入射电磁波经分层半空间反射的时域波形.TDIE用于求解细导线在加入两个激励源(直接入射电磁波和经分层半空间反射的电磁波)时的瞬态响应.相关计算理论和数值模拟结果说明了本文方法是一种解决了分层有耗介质上方水平放置导线瞬态响应的高效解决方案. 关键词： 时域积分方程 时域有限差分 细导线 分层半空间     

互易定理计算分层半空间上方任意取向偶极子的远区场

利用互易定理推导了考虑直达波和界面反射波时半空间分层界面上任意取向偶极子在上半空间远区辐射场的解析表达式. 进一步考虑电偶极子距离分界面为某一高度情形, 在考虑直达波和反射波程差基础上导出相应辐射场公式. 辐射场解析表达式中分层半空间TM和TE波反射系数可以通过连分数方法或传播矩阵法计算获得. 本文推导过程物理概念清晰, 所得解析结果适于计算观察点远离界面情形下偶极子的远区辐射场. 数值计算结果表明, 利用本文结果可以快速分析半空间上方任意取向偶极子的远区辐射场.     

一种计算HEMP环境下电缆感应电流的混合算法北大核心CSCD

对高空核爆电磁脉冲(HEMP)环境下、地面上方电缆的感应电流进行了研究。考虑有耗地面的影响,提出了一种将时域积分方程(TDIE)和时域传输模式法结合求解有耗半空间上方电缆瞬态电流的时域方法。通过电磁波本征模的关联性得到斜入射有耗半空间平面波的时域反射系数,不需计算贝塞尔函数的无穷项和便可以得到时域反射系数的精确解。最后给出了核爆脉冲照射下地面上方电缆感应的电流的仿真结果。结果表明:对于水平放置的电缆,当反射脉冲到达电缆后,反射场总是试图抵消入射场,使得电缆上感应电流小于只考虑入射脉冲时的感应电流;电缆的耦合电流会随架设的高度发生显著变化,相对于铺地的电缆,架空的电缆有更大的感应电流。     

冲击波在空气和熔石英元件界面传播的超快诊断

基于球面波在弹性介质界面上的反射和折射特性的基本理论,采用超快时间分辨的光学诊断技术,研究了532nm纳秒激光辐照熔石英元件表面产生的冲击波在空气和样品界面的传播特性,获得了冲击波在材料内部传输以及在空气与样品界面反射的时间分辨图像。结果表明:激光脉冲与材料作用在前后表面产生了向体内传输的冲击波,且产生的冲击波在玻璃与空气界面处反射为两个波,即反射波和反射剪切波;反射波和反射剪切波的强度与入射冲击波的入射角有关。     

椭圆偏振电磁波的反射和折射

将入射到界面的一般椭圆偏振波按垂直和平行入射面分解为两个互相正交的线偏振波,根据菲涅耳公式和叠加原理合成的反射波和折射波一般也是一般椭圆偏振波.     

层状介质时域有限差分方法斜入射平面波引入新方式

应用二维时域有限差分方法分析层状介质中的目标散射时,在总场-散射场边界斜入射平面波源用常规方法难以引入,因为在总场-散射场边界处设置的入射波实际上包含了入射脉冲以及各分层界面的反射和多次反射.为解决这个问题,提出了斜入射平面波的混合引入方式,即对总场-散射场的四个边界面采取不同的处理方式.对于总场-散射场的纵向侧边界,用含有斜入射角度的修正一维时域有限差分方法,只要在自由空间位置加入入射脉冲就会自行产生由各分层界面形成的反射波,包括多次反射.同时,把纵向总场-散射场侧边界向下延伸,使得总场-散射场下边界位于完全匹配层内,这样透射波和散射波均为外向行波而被吸收.对于总场-散射场的上边界,由于完全位于自由空间中,边界上各点的入射波将是总场-散射场纵向边界角点处入射波的带有时间延迟的复制.数值模拟结果表明了本文所提出方法的正确性和有效性. 关键词： 时域有限差分 层状介质 斜入射平面波 修正一维麦克斯韦方程     

周期镶嵌亥姆霍兹共鸣腔平板的声全背向反射

研究斜入射声波在周期镶嵌亥姆霍兹共鸣器的刚性界面上的反射行为.共鸣器间的空间周期间隔d和入射声波的波长入相当,且大于共振腔尺寸,因此可被视为具有集总参数的声学元件.理论分析和数值计算均表明,当入射波频率和方向既满足布拉格共振条件又同时满足亥姆霍兹共振条件时,在通常的反射方向上反射声波消失,反射波逆入射方向传播,引起与常规反射全然不同的全背向反射.     

半空间背景下目标电磁散射等效模型研究

在电磁场积分方程方法框架下,应用等效原理求解了半空间背景下目标的电磁散射问题,可针对目标仅处于半空间界面单侧及目标跨越半空间界面处于半空间两侧的几何相对位置。与传统的半空间格林函数计算方法不同的是,这一方法使用的是各自介质的自由空间格林函数,因此可以回避索墨菲积分并且可以很方便与快速算法(如多层快速多级子)相结合,并对求解临近半空间界面的目标获得较好的收敛性。在等效原理方法中需要用有限的界面等效无限大半空间界面,因此采用了锥形入射波以降低开放边界引起的边缘效应。不同于一般目标的远场雷达散射截面表达,在该模型下,半空间电磁散射的远场描述需要用差场雷达散射截面。给出的算例能与现有文献以及仿真软件很好的吻合,并可作为实用工具分析半空间背景对目标远场响应的影响。     

声波垂直入射在两种媒质分界面处的反射和透射

我们知道声波在两个均匀各向同性无限媒质的分界面处垂直入射时,一般有反射波(第一媒质中)和透射波(第二煤质中),而具体情况究竟如何?特别是在分界面处究竟又是怎样呢?本文将作如下分析     

球面电磁波斜入射建筑物内场的数值分析

为了分析窄带电磁脉冲源近、远场辐照大型建筑物内部空间电磁场分布特点,采用时域有限差分方法,对比分析平面波、球面波场源正面斜入射多层多单元建筑物的计算结果,并较为全面地分析了各房间各水平面中心电场强度幅值、各层各水平面电场强度最大值分布情况。建筑物各层相对应高度面上场强分布近似,在电磁波传播方向上窗户房间内部区域场强较强,两种波场源入射结果基本一致;在其余区域场强较弱,特别是在较大空间内的区域,球面波场源入射下场强相对更弱。其中通过与待模拟建筑物外形相紧凑性匹配的球面波场源构建,模拟仿真了窄带球面电磁波在真空空间的辐射传播,计算结果验证所构建球面波近场源准确可行。     

Computation of far radiation field of an arbitrarily oriented dipole above layered anisotropic half space

Based on the reciprocity theorem, the far field formulation of an arbitrarily oriented electric dipole located at the interface of layered anisotropic half space is deduced. Then, considering the optical path difference of the direct wave and reflected wave, the formulation of the electric dipole located above the interface of layered anisotropic half space is discussed, and the transmission matrix method for computing the reflection coefficients of anisotropic layered half space is introduced in detail. Finally, numerical examples of the field produced by an electric dipole located above layered anisotropic half space are given. The numerical results show that this method can be used in the fast computation of far radiation field of an arbitrarily oriented dipole above layered anisotropic half space.     

时间反转和逆时偏移混合法中参数改变对目标检测和定位的影响*

时间反转和逆时偏移混合法能有效地抑制分层介质中界面或底面反射波的干扰,从而实现分层介质中目标的检测和定位。该文计算得到阵列阵元的疏密,目标在空间中不同位置,以及不同载波频率相应的声场图和声场等高线图,从而详细研究不同参数对目标检测和定位的影响。研究结果表明,接收阵元需要达到一定数目才能获得较好的聚焦效果;目标无论距阵列远近都可以被很好地定位,特别是离界面很近的目标也可以清晰地分辨出来;用调制载波信号可以得到在目标处更尖锐的声场分布,但周围的各处声场分布高低起伏,可能带来定位的不稳定。     

快照的时间反转和逆时偏移法对含有固体分层介质中目标的超声检测

快照的时间反转和逆时偏移方法已实现了液-液分层介质中目标的超声检测和定位,现进一步推广到含有固体分层介质情形.由于在含有固体分层介质中,都存在多种的反射波和散射波,因此提出一种筛选方法,首先从中筛选出散射波以及所属波型,再利用快照的时间反转和逆时偏移方法进行处理.实验分别研究了固-液、液-固和固-固分层介质3种情况.利...     

真空环境中等离子体喷流对反射电磁波衰减的实验研究

在真空环境中，利用传输线测量装置，开展微波等离子体喷流对反射电磁波衰减的实验研究.实验结果表明，采用传输线测量方法能够有效地获得等离子体对反射电磁波的衰减；在5GHz附近，以氩气为工质，流量为52.5mg/s时，52W微波功率在真空环境中产生的等离子体喷流能对反射电磁波产生最大的衰减；增加微波功率、降低真空环境压强可以提高等离子体对反射电磁波的衰减；要使等离子体能够对反射电磁波产生最大的衰减，必须选取合适的发生器参数. 关键词： 电磁波在等离子体中的传输 等离子体基本过程 电磁波     

Reflection and transmission of plane waves from a fluid-porous piezoelectric solid interface

The reflection and transmission of plane waves from a fluid-porous piezoelectric solid interface is studied. The porous piezoelectric solid, having 6 mm symmetry, is supposed to be filled with viscous fluid. The expressions for amplitude ratios and energy ratios corresponding to reflected wave and transmitted waves are derived analytically. The Christoffel equation of a leaky wave propagating along the surface of a porous piezoelectric solid is derived. The effects of the angle of incidence, frequency, porosity, piezoelectric interaction, and anisotropy on the reflected and transmitted energy ratios are studied numerically for a particular model BaTiO(3). The porous piezoelectric solid half space is assumed to be loaded with water. The effects of porosity and frequency on the leaky wave velocity are also studied.     

Rashba效应对抛物量子阱中极化子基态能的影响

采用LLP变分法研究了抛物量子阱中极化子的Rashba效应,得到了极化子基态能量的表达式,并讨论了半阱宽及波矢与基态能量之间的关系.结果显示,基态能量是半阱宽和电子-声子耦合强度的减函数,而是波矢的增函数.由于Rashba效应基态能量零自旋轨道分裂成两支.     

Modeling of magnetoelastic shear waves due to point source in a viscoelastic crustal layer over an inhomogeneous viscoelastic half space

In the present study, propagation of magnetoelastic shear wave due to a momentary point source in a viscoelastic crustal layer over inhomogeneous viscoelastic half space has been discussed. Green’s function technique and Fourier transform along with method of successive approximation are used to find the closed-form solutions for displacement and generalized shear wave period equation. Attenuation of the resultant shear wave is computed and effects of magnetic field, width of the layer, complex wave number, viscosity, and inhomogeneity parameters are distinctly marked on dissipation curves using two-dimensional and surface plots. It is found that effect of layer’s magnetoelastic coupling parameter on attenuation pattern of shear wave is just the reverse of half space magnetoelastic coupling parameter. Similarly, internal friction of layer has somewhat different effect on shear wave angular frequency than lower half space viscosity. Certain published results are also derived as special cases to the present study.     

双势阱产生正负电子对过程中的正电子波干涉与克莱因隧穿现象

通过将狄拉克场量子化并且数值求解狄拉克方程的方法研究在一维情况下双势阱激发正负电子对产生的过程.研究发现双势阱激发的正电子波在双势阱之间会出现干涉现象,过程中伴随着克莱因隧穿效应,并且在双势阱之间的距离取正电子波对应的驻波条件时,在双势阱之间会表现出驻波形式的正电子干涉波.并且驻波的出现对正负电子对的产生过程也存在相应的影响,驻波最终会通过克莱因隧穿效应衰减消失.