飞翼布局双站雷达散射截面仿真与分析

针对飞翼布局广泛应用于隐身飞行器和双站探测日益成为反隐身的重要手段,总结飞翼布局的双站散射规律及双站探测策略。采用多层快速多极子算法,仿真计算3种典型飞翼布局的双站雷达散射截面。仿真计算结果表明,平行原则仍然适用于双站雷达散射截面减缩;从反隐身角度考虑,接收雷达应布置在2倍机翼前缘/机身侧棱后掠角和180°的双站角位置,以捕捉目标较强的前向散射波峰。对抗水平极化的雷达,宜采用布局2和布局3形式的飞翼布局,对抗垂直极化的雷达,宜采用布局1和布局3形式的飞翼布局。     

天线-罩系统的散射计算

应用物理光学法(PO)对天线-罩系统的散射特性进行分析。通过对罩壁的局部平板等效,导出了天线表面的感应电流和罩表面的等效电、磁流分布的计算公式。以口径天线-多层介质结构雷达罩为例,计算了天线、雷达罩及天线-罩系统的单、双站雷达散射截面(RCS),并研究了当照射波频率和天线扫描角变化时RCS的变化规律。     

磁化铁氧体覆盖二维导体目标FDTD分析的移位算子方法

采用移位算子方法把时域有限差分法推广应用于二维磁各向异性色散介质—磁化铁氧体中.证明了电磁波横向入射二维轴向磁化铁氧体目标情形下,电磁波可按目标的轴向分解为横电波(TE波)和横磁波(TM波),且TE波的散射特性与铁氧体介质无关,而TM波的散射特性与介质电磁参量密切相关,同时对其物理原因进行了分析.通过采用移位算子方法处理磁化铁氧体频域本构关系,得到该情形下目标电磁散射的移位算子时域有限差的迭代计算公式,同时解决了电磁波在各向异性和频率色散介质中传播的问题.计算了轴向磁化铁氧体涂敷VonKarman型导体柱的TM波双站雷达散射截面,分析了铁氧体参量对目标双站雷达散射截面的影响.结果表明:恰当地选择铁氧体参量能有效地减少目标的雷达散射截面,本文时谐因子取exp〔jωt〕.     

基于时域有限差分法的各向异性铁氧体圆柱电磁散射分析

采用时域有限差分法(FDTD)求解了各向异性铁氧体材料覆盖金属圆柱的雷达散射截面(RCS).提出一种新的磁各向异性材料的离散方法,推导了磁化铁氧体的FDTD公式,并将其应用于分析二维铁氧体覆盖金属圆柱的散射.通过与移位算子法(SO-FDTD)对比证明了此方法的有效性.应用此方法求解了不同铁氧体参数影响下金属圆柱的RCS.数值结果表明,该方法正确可行,具有较高的计算效率.     

随机Gauss粗糙面上三维导体目标散射差场的随机泛函解析计算方法

提出一种解析的随机泛函方法(SFA),计算导体Gauss粗糙面上三维导体目标的复合电磁散射.推导粗糙面的随机Green函数,用一种新的四路径模型描述面体复合散射机理,用SFA求解双站差场雷达散射截面.以导体球目标为算例,与其他数值计算方法比较后验证了SFA的有效性与准确性,同时讨论了粗糙度、体目标尺寸以及距离粗糙面高度等参量变化对结果的影响,给出复杂形状体目标的双站差场雷达散射截面的空间角分布. 关键词： 随机泛函方法 粗糙面随机Green函数 差场雷达散射截面 面体复合散射     

基于超材料吸波体的低雷达散射截面微带天线设计

设计了一种高吸波率、宽入射角、无表面损耗层的超材料吸波体, 并将其用于微带天线的带内雷达散射截面(radar cross section, RCS)减缩.实验结果表明: 设计的吸波体的厚度为0.3 mm, 吸波率达99.9%, 相比普通微带天线, 加载该吸波体后的天线在工作频带内法向RCS减缩都在3 dB以上, 最大减缩16.7 dB, 单站RCS在-30°–+30° 角域、双站RCS在-90°–+90°角域减缩超过3 dB, 且天线辐射性能保持不变. 证实了该吸波体具有良好的吸波效果, 可以应用于微带天线的带内隐身. 关键词： 超材料吸波体 微带天线 雷达散射截面     

用FDTD计算各向异性磁化等离子体涂敷二维目标的RCS

采用z变换方法把时域有限差分方法(FDTD)推广应用于二维各向异性色散介质—磁化等离子 体中，该算法同时解决了电磁波在各向异性和频率色散介质中传播的计算问题，给出了各向 异性磁化等离子体中FDTD迭代公式.计算了各向异性磁化等离子体涂敷导体圆柱前后其雷达 散射截面(RCS)的变化情况，分析了等离子体碰撞频率和电子回旋频率对其RCS的影响. 关键词： 时域有限差分方法 各向异性磁化等离子体     

应用AWE技术和等效偶极子法快速计算目标宽带RCS

将渐近波形估计(AWE)技术结合等效偶极子(EDM)法应用于任意三维导体目标宽带雷达散射截面(RCS)的快速计算.首先利用等效偶极子法实现阻抗矩阵的快速填充及其多阶导数矩阵的快速计算,并利用内外迭代近场预处理技术加速矩阵方程的求解,进而应用渐近波形估计技术实现宽带雷达散射截面(RCS)的快速计算.数值计算表明:本文方法在保证计算精度的前提下,提高了计算效率.     

太赫兹目标RCS缩比测量技术

论述了国外基于微波上倍频、激光下变频、THz时域光谱三种典型太赫兹波目标雷达散射截面(RCS)缩比测试系统的构成、技术特点和应用范围。采用固态器件、基于微波上倍频技术集成研制了宽带太赫兹低频端目标RCS测量系统,采用基于扫频的时域法RCS测量技术和小角度旋转目标雷达合成孔径（ISAR）成像方法对小目标进行了电磁散射特性测量,获取了目标RCS和二维散射成像信息。     

三维时变等离子体目标的电磁散射特性研究

基于电流密度拉普拉斯变换方法改进的时域有限差分(LTJEC-FDTD)算法, 研究时变等离子体目标的电磁散射特性.由Maxwell方程和等离子体本构方程出发, 利用拉普拉斯变换和拉普拉斯逆变换, 推导出计算三维时变问题的时域有限差分(FDTD)算法的迭代式. 采用模式匹配方法验证了FDTD迭代式的正确性, 并通过计算等离子体球的雷达散射截面(RCS)验证了算法相关边界的正确性. 最后用LTJEC-FDTD算法分析了涂覆时变等离子体的战斧式巡航导弹的RCS. 关键词： 时变等离子体 雷达散射截面 模式匹配方法 时域有限差分方法     

Effects of short-range attraction on Jamming transition

Enormous progresses to understand the jamming transition have been driven via simulating purely repulsive particles which were somehow idealized in the past two decades. While the attractive systems are both theoretical and practical compared with repulsive systems. By studying the statistics of rigid clusters, we find that the critical packing fraction φ_c varies linearly with attraction μ for different system sizes when the range of attraction is short. While for systems with long-range attractions, however, the slope of φ_c appears significantly different, which means that there are two distinct jamming scenarios. In this paper, we focus our main attention on short-range attractions scenario and define a new quantity named "short-range attraction susceptibility" χ_p, which describes the degree of response of the probability of finding jammed states pjto short-range attraction strength μ. Our central results are that χ_p diverges in the thermodynamic limit as χ_p ∝|φ-φ_c~∞|~(-γ_p), where φ_c~∞ is the packing fraction at the jamming transition for the infinite system in the absence of attraction. χ_p obeys scaling collapse with a scaling function in both two and three dimensions, illuminating that the jamming transition can be considered as a phase transition as proposed in previous work.     

Microstreaming velocity field and shear stress created by an oscillating encapsulated microbubble near a cell membrane

Sonoporation mediated by microbubbles is being extensively studied as a promising technology to facilitate gene/drug delivery to cells. However, the theoretical study regarding the mechanisms involved in sonoporation is still in its infancy. Microstreaming generated by pulsating microbubble near the cell membrane is regarded as one of the most important mechanisms in the sonoporation process. Here, based on an encapsulated microbubble dynamic model with considering nonlinear rheological effects of both shell elasticity and viscosity, the microstreaming velocity field and shear stress generated by an oscillating microbubble near the cell membrane are theoretically simulated. Some factors that might affect the behaviors of microstreaming are thoroughly investigated, including the distance between the bubble center and cell membrane (d), shell elasticity (χ), and shell viscosity (κ). The results show that (i) the presence of cell membrane can result in asymmetric microstreaming velocity field, while the constrained effect of the membrane wall decays with increasing the bubble-cell distance; (ii) the bubble resonance frequency increases with the increase in d and χ, and the decrease in κ, although it is more dominated by the variation of shell elasticity; and (iii) the maximal microstreaming shear stress on the cell membrane increases rapidly with reducing the d, χ, and κ. The results suggest that microbubbles with softer and less viscous shell materials might be preferred to achieve more efficient sonoporation outcomes, and it is better to have bubbles located in the immediate vicinity of the cell membrane.     

自驱动Janus微球近壁运动特性实验与数值模拟研究

自驱动Janus微球是形状规则但表面构成不同的特殊活性颗粒. 针对微米级Pt-SiO₂型Janus 微球近壁面自驱动现象, 实验测得了微球的自驱动速度V_Janus, 并观察到微球运动过程中与垂直方向存在一偏转仰角ψ, 且ψ角随H₂O₂溶液浓度的增大呈减小趋势. 在此基础上, 建立自驱动Janus微球的数值模型, 通过模拟得到了微球在不同浓度H₂O₂溶液中的偏转仰角ψ及距底面的高度δ, 模拟与实验一致. 利用这些数据进一步讨论了壁面效应对微球旋转特征时间τ_R的影响. 这一工作对于理解Janus 微球的运动机理及发展相关应用具有重要意义.     

Topological phase transition in a ladder of the dimerized Kitaev superconductor chains

We investigate the topological properties of a ladder model of the dimerized Kitaev superconductor chains.The topological class of the system is determined by the relative phase θ between the inter-and intra-chain superconducting pairing.One topological class is the class BDI characterized by the Z index,and the other is the class D characterized by the Z_2 index.For the two different topological classes,the topological phase diagrams of the system are presented by calculating two different topological numbers,i.e.,the Z index winding number W and the Z_2 index Majorana number M,respectively.In the case of θ=0,the topological class belongs to the class BDI,multiple topological phase transitions accompanying the variation of the number of Majorana zero modes are observed.In the case of θ = π/2 it belongs to the class D.Our results show that for the given value of dimerization,the topologically nontrivial and trivial phases alternate with the variation of chemical potential.     

二维圆盘颗粒体系声学行为的数值研究

数值测量了卸载过程中二维单分散圆盘颗粒系统的横波、纵波声速、声衰减系数、非线性系数随压强的变化以及声衰减系数随频率的变化.结果表明,二维(2D)圆盘颗粒体系的横波、纵波声速均随压强呈分段幂律标度:当压强P10~(-4)时,横波、纵波声速随压强的增大而减小;当P10~(-4)时,有v_t~P~(0.202),v_l~P~(0.338).进一步得到其剪切模量和体积模量的比值G/B也随压强呈幂律标度,G/B~P~(-0.502),暗示在低压强下,与三维(3D)球形颗粒体系类似,2D圆盘颗粒体系也处于L玻璃态.水平激励和垂直激励下2D圆盘颗粒系统的衰减系数随频率变化也呈现分段行为:当频率f0.05时,衰减系数不随f变化;当f0.05时,横波纵波的衰减系数α~f;当f0.35时,横波衰减系数α_T~f~2,纵波衰减系数α_L~f~(1.5).此外,竖直水平激励下的2D圆盘颗粒系统的非线性系数和衰减系数随压强也呈现与声速类似的分段规律:当P10~(-4)时,横波非线性系数β_T~P~(-0.230),其余都不随压强变化.当P10~(-4)时,两者均随压强增大呈幂律减小:β_T~P~(-0.703),β_L~P~(-0.684),α_T~P~(-0.099),α_L~P~(-0.105).进而得到2D圆盘颗粒系统中散射相关的特征长度?~*随压强呈幂律标度,当P10~(-4)时,?~*~P~(-0.595);当P10~(-4)时,?~*~P~(0.236).     

基于太极形介质柱六角光子晶体禁带特性研究

提出了一种新型的非对称性散射体的二维六角晶格光子晶体结构–-太极形介质柱光子晶体. 利用平面波展开法从理论研究这种光子晶体结构的能带特性以及结构参数对完全禁带的影响. 研究表明:散射体对称性的打破, TE模和TM模能带宽度和数目都会有所增加, 有益于获得更宽的完全禁带以及更多条完全禁带.通过参数优化, 发现在ε = 17, R=0.38 μm, r=0.36R, θ = 0° 时, 获得最大完全带隙宽度0.0541(ωa/2πc); 在ε = 16, R=0.44, r=0.2R, θ = 0°时, 光子晶体完全带隙数目最多达到8条. 关键词： 光子晶体 禁带 平面波展开     

硒化锑薄膜太阳电池的模拟与结构优化研究

采用wx-AMPS模拟软件对硒化锑(Sb_2Se_3)薄膜太阳电池进行建模仿真,将CdS, ZnO和Sn02的模型应用到Sb_2Se_3太阳电池的电子传输层中.结果显示,应用CdS和ZnO都能实现较高的器件性能,并发现电子传输层电子亲和势(Xe-ETL)的变化能够调节Sb_2Se_3太阳电池内部的电场分布,是影响器件性能的关键参数之一.过高或者过低的Xe-ETL都会使电池的填充因子降低,导致电池性能劣化.当Xe-ETL为4.2eV时,厚度为0.6μm的Sb_2Se_3太阳电池取得了最优的7.87%的转换效率.应用优化好的器件模型,在不考虑Sb_2Se_3层缺陷态的理想情况下,厚度为3μm的Sb_2Se_3太阳电池的转换效率可以达到16.55%(短路电流密度J_(SC)=34.88 mA/cm~2、开路电压V_(OC)=0.59 V、填充因子FF=80.40%).以上模拟结果表明,Sb_2Se_3薄膜太阳电池在简单的器件结构下就能够获得优异的光电性能,具有较高的应用潜力.     

BP+基态和激发态的势能曲线和光谱性质的研究

本文利用量子化学中的多参考组态相互作用方法(MRCI), 在aug-cc-pVQZ级别计算了在环境科学中具有重要作用的离子BP⁺. 得到了对应三个离解极限B⁺(¹S_g)+P(⁴S_u), B⁺(¹S_g)+P(²D_u)以及B⁺(¹S_g)+P(²P_u)的6个Λ-S态势能曲线. 在计算中还考虑了Davidson修正(+Q)和标量相对论效应, 用以提高计算精度. 通过分析Λ-S态的电子结构, 确认了电子态的多组态特性. 计算中首次纳入了旋轨耦合效应, 获得了由BP⁺离子的6个Λ-S态分裂出的10个Ω 态的势能曲线. 计算得到的势能曲线表明相同对称性的Ω 态的势能曲线存在着明显的避免交叉. 在得到的Λ-S态和Ω 态的势能曲线的基础上, 运用LEVEL8.0程序通过求解核径向的Schrödinger 方程, 得到了相应的Λ-S态和Ω 态的光谱常数T_e, R_e, ω_e, ω_eχ_e, B_e和D_e, 其中基态X⁴∑^-的光谱常数与已有的理论值符合的非常好, 文中其他电子态的光谱常数均为首次报道. 关键词： 多参考组态相互作用方法(MRCI) 势能曲线 光谱常数 旋轨耦合效应     

NFX(X=-1,0,+1)分子离子基态的结构与势能函数

用密度泛函理论的B3LYP方法,分别以6-311++g(df,3pd),6-311g(3d,3p)和6-311++g(3df,3pd)为基函数对NF分子、NF⁺和NF^-离子基态进行几何优化和频率计算,并进行单点能扫描计算.用最小二乘法拟合得到NF^X(X=-1,0,+1)分子离子基态的Murrell-Sorbie势能函数.利用得到的解析势能函数计算出的NF分子和NF⁺离子基态光谱常数(B_e,α_e,ω_e,ω_eχ_e)与实验值符合很好.首次得到NF^-离子基态的光谱常数(B_e,α_e,ω_e,ω_eχ_e)和力常数(f₂,f₃,f₄),为NF-离子基态的后期研究提供理论参考.     

外加直流电场作用下高阶弱非线性复合介质的电势分布

利用同伦分析方法, 研究了一类由柱形杂质随机嵌入基质所形成的、电场和电流密度满足J = σ E + χ |E|²E + η|E|⁴E 形式本构关系的高阶弱非线性复合介质在外加直流电场作用下的电势分布问题. 首先利用模函数展开法, 将本构方程及边界条件化成了一系列非线性常微分方程的边值问题; 再利用同伦分析方法进行求解, 给出了电势在基质和杂质区域的渐近解析解. 关键词： 高阶弱非线性复合介质 模函数展开法 同伦分析方法 电势分布