厄米-高斯电磁光束在杨氏干涉实验中的偏振度变化

基于随机电磁光束相干和偏振性的统一理论和交叉谱密度矩阵传输公式,将杨氏双缝干涉实验作为双缝衍射现象来处理,在考虑缝宽情况下,研究了厄米-高斯电磁光束在杨氏干涉实验中的偏振度变化,讨论了入射厄米-高斯电磁光束的偏振度、自相关和互相关长度、模阶数和双缝的遮拦比对观察屏上偏振度的影响。结果表明：观察屏上的偏振度随双缝面上偏振度和互相关长度的增加而增大,随自相关长度减小而增大;当模阶数为偶数时,观察屏轴上偏振度取极大值,模阶数为奇数时,取极小值。     

大尺度粗糙地面的电磁散射特性

综合考虑空间区域分割、消息传递、负载平衡及同步和边界处理等因素,给出了计算随机粗糙地面电磁散射的并行时域有限差分算法流程,并在大型高性能并行机上应用。理论分析和仿真结果表明：该算法可以快速准确地计算大尺度随机粗糙地面的电磁散射特性;通过与经典解析方法的比较,验证了该算法的正确性和实用性,在大尺度情况下拟合结果更好,更能体现地面的统计特性。     

电磁弹射灭火弹消防系统研究

首先介绍了我国严峻的火灾形势,阐明现有气动和火箭发射灭火弹装置的研究现状,针对射程不足、火工品使用限制等问题,提出采用电磁线圈发射器发射灭火弹进行灭火,基于电流丝模型法设计了一种10级线圈发射器模型,以脉冲电容器作为初始能源,采用续流电路对线圈进行时序放电,可将7.2 kg抛体加速至最高速度171 m/s,出口速度154 m/s,发射效率达15%,分析表明现有电磁线圈发射器能够满足灭火弹的发射需要。提出一种智能化无人电磁弹射灭火弹消防系统,智能指挥控制系统利用无人机采集火场信息,制定灭火策略,指挥无人电磁发射灭火车发射灭火弹实现精准高效灭火,根据灭火效能评估结果调整灭火方案,直至完成灭火任务。     

光电导天线太赫兹辐射峰值调控研究

针对微结构光电导天线与飞秒激光之间相互作用效应以及辐射太赫兹波调控问题进行了研究。采用德鲁德-洛伦兹理论模型获得微结构光电导天线辐射光电流密度,通过时域有限差分把光电流密度迭代在激励网格上,结合麦克斯韦方程求解时变电磁场,并通过传输线格林函数获得多层介质近场到远场的辐射太赫兹波,建立了辐射光电流与辐射阻抗、电磁共振模式之间的关系模型,模拟仿真分析了微结构S型光电导天线太赫兹波辐射调控机理。研究结果表明：微结构改变了天线等效模型的辐射阻抗;同时得知耦合系数不为零时存在耦合作用,且随着耦合系数增大共振频率峰值发生辐射增强和位移;并通过设计S型光电导天线获得辐射峰值频率调整范围为0.50～0.80 THz之间,对比工形天线辐射峰值频率由原来的0.40 T移动到0.76 T,频率调整度75%,峰值辐射效率约提高70%。该研究工作为后续高功率光导天线太赫兹波辐射的共振中心频点以及结构设计奠定重要基础。     

电枢膛内高速运动控制仿真与试验

电磁轨道发射的过程中,电枢在膛内高速运动时会受到电磁力、电枢初始正压力、摩擦力、空气阻力、烧蚀阻力等多种因素影响,电枢的出口速度呈现出在一定范围内波动的特征。为了提高电枢的出口速度精度,针对膛内电枢与轨道摩擦不均衡性和烧蚀程度不确定的特性,综合考虑脉冲成形网络的电路模型与电枢的动力学特征,建立了电枢在膛内的运动开环控制仿真模型。通过仿真,得出了脉冲电源模块触发时刻与电枢出口速度之间的关系,提出了电枢出口速度闭环控制模型,探究了电枢出口速度控制可行方案。结果表明：应用闭环控制算法,可实现对电枢出口速度的精确控制。     

零电磁材料特性模拟及分析

利用时域有限差分法分别模拟了线源、TM波和偶极子激励下零电磁材料的角度滤波和波形变换特性。仿真结果表明:当电磁波的入射方向垂直于零电磁材料表面时,电磁波可完全穿过零电磁材料;对不同表面形状的零电磁材料,透射波的相位完全由材料输出面决定;在线源或偶极子上覆盖一层输出面为平面的零电磁材料,其辐射可变换成平面波,并且多个线源或偶极子组成的天线阵,单元天线的数目增加至N个时,其辐射场强也提高为N0.5倍。     

一种适于1维磁等离子体电磁波传输特性的FDTD分析

提出了一个新的分析各向异性磁等离子体中电磁波传输特性的时域有限差分（FDTD）方法。该方法是将电流密度矢量与电场强度矢量之间的本构方程基于拉普拉斯变换原理转到复频域,然后再逆变换到时域得到它们之间显式的方程,最后再结合指数差分,得到离散时域的显式的FDTD迭代方程,解决了本构方程中电流密度矢量的分量相互耦合而不易直接离散的困难。该方法在数学上具有简单明了和易于计算的特点,同时通过该方法计算各向异性等离子体板的电磁波反射和透射系数,与其解析解进行比较,结果表明了该方法的准确性和有效性。     

电磁波穿透墙体的衰减特性

应用平面电磁波理论和菲涅耳公式分析了电磁波穿透不同介质的衰减特性,对不同的极化方式、入射角、介电常数、电导率、损耗角正切和频率下,电磁波在介质间的透射性能及介质中的传输衰减特性进行了分析,对常见的普通混凝土墙、37砖墙、24砖墙、石膏空心板、水泥泡沫板、木板和玻璃与频率的衰减特性进行了数值仿真,比较了新砌混凝土墙、实心粘土砖墙和多孔粘土砖墙的损耗特点,将仿真结果与实际测量及参考文献测量结果进行了比较,结果表明仿真的墙体频率衰减趋势与实际测量结果一致,衰减数值接近并略低于实测结果。     

微波腔内波混沌散射的初步研究

通过建立的微波腔模拟产生大量腔体散射矩阵和辐射散射矩阵,并转化得到归一化散射矩阵和阻抗矩阵。利用戴桑环系综对归一化散射矩阵的本征值和本征相位进行了统计分析,其本征值的模和本征相位具有统计独立性,且本征相位近似均一分布,验证了腔体中波混沌散射的存在。对数值模拟和随机矩阵理论预测得到的归一化阻抗的统计特性进行了比较,其结果基本一致,说明随机矩阵理论对归一化阻抗具有一定的预测功能。     

TE波辐射下超材料椭圆柱电磁斗篷特性分析

利用有限元方法分析了TE波辐射下,超材料椭圆柱斗篷的电磁特性。研究发现：当超材料的介电常数、磁导率和电导率偏离理论值0.5%时,斗篷外的电场发生了明显变化;当材料的介电常数、磁导率和电导率为理论值时,不论在斗篷内放置什么特性的材料,也不论斗篷内壁上的边界条件如何,超材料椭圆柱斗篷都具有隐形作用。