電磁波在大氣中擊穿現(xiàn)象是研究電磁波的一個(gè)重要課題,具有廣泛的應(yīng)用前景,越來(lái)越吸引研究者們的關(guān)注。本文以時(shí)域有限差分方法為基礎(chǔ),采用麥克斯韋方程和等離子體的流體方程對(duì)高功率電磁脈沖大氣擊穿進(jìn)行了數(shù)值模擬研究。在建立模型之后詳細(xì)討論了擊穿過(guò)程中的電離頻率、粘附頻率和復(fù)合率等重要參數(shù)。最后分析了電場(chǎng)強(qiáng)度、微波脈寬對(duì)擊穿的影響,以及數(shù)值模擬所用方法的可靠性和穩(wěn)定性,同時(shí)通過(guò)模擬總結(jié)了大氣擊穿的一些結(jié)論。本文從高功率微波脈沖的理論分析開(kāi)始,介紹了大氣擊穿過(guò)程的重要特性,對(duì)高功率脈沖大氣擊穿的理論模型進(jìn)行了詳細(xì)探討,并用時(shí)域有限差分方法對(duì)模型進(jìn)行差分推導(dǎo)得出離散求解公式。大氣擊穿與大氣自身的自由電子密度,大氣壓強(qiáng)和氣體溫度等參數(shù)有關(guān)。同時(shí)也跟高功率脈沖的振幅、頻率、脈寬等存在著關(guān)系密切。本文在前人給出的電離參數(shù)計(jì)算方法的基礎(chǔ)上,比較分析了各個(gè)方法的優(yōu)缺點(diǎn),隨后由此綜合拓展了適用范圍。本文在討論大氣擊穿的重要特性后,分析討論了數(shù)值模擬的理論模型。然后介紹數(shù)值模擬的基本方法和具體步驟。接著討論大氣擊穿重要參量在數(shù)值模擬過(guò)程中作用和計(jì)算方法。最后用若干算例,結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù),分析模擬結(jié)果,驗(yàn)證模擬結(jié)果的合理... 

【文章來(lái)源】：西南交通大學(xué)四川省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：65 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖５－２?０．０１１４?ｎｓ時(shí)電子密度分布圖和等效電場(chǎng)分布圖??

（ａ）電子密度分布圖?（ｂ）等效電場(chǎng)圖??圖５－２?０．０１１４?ｎｓ時(shí)電子密度分布圖和等效電場(chǎng)分布圖??圖５－３顯示，在０．０２２８ｎｓ的時(shí)候，也就是恰好在脈沖峰值來(lái)臨的時(shí)候，中??間區(qū)域的等效電場(chǎng)最高，離中心越遠(yuǎn)等效電場(chǎng)越低。與此同時(shí)，圖５－３中電子??密度的最大值已經(jīng)上升到了大約１０２７ｎｒ３，而且電子團(tuán)隊(duì)形狀比圖５－２的稍微??大點(diǎn)，但是大部分電子還聚集在中心區(qū)域附近。這說(shuō)明這段時(shí)間內(nèi)電子在急劇??增加，等離子體的電離作用非常劇烈，同時(shí)還伴隨著擴(kuò)散作用。??，??ｘｉｏ＂???ｘ１０＇??Ｉ＂?Ｉ：??Ｉｒ。：ＢＨＩＩ??０．５?１?１．５?２?２．５?３?０?０．５?１?１．５?２?２．５??＊Ｗ?ｘ（ｊ）??（ａ）電子密度分布圖?（ｂ）等效電場(chǎng)圖??圖５－３?０．０２２８?ｎｓ時(shí)的電子密度分布圖和等效電場(chǎng)分布圖??在０．０５７０ｎｓ的時(shí)候，脈沖己經(jīng)過(guò)去了，這個(gè)時(shí)候的電場(chǎng)和電子密度分布如??圖５－４所示

?第３７頁(yè)??作用了。??觀察圖５－６，圖中顯示的是Ｐ點(diǎn)處在沒(méi)有種子電子和有種子電子時(shí)的電場(chǎng)??隨時(shí)間變化情況比較。我們可以發(fā)現(xiàn)電場(chǎng)剛好在峰值達(dá)到的時(shí)候與沒(méi)有種子電??子的電場(chǎng)開(kāi)始有所不同的，這說(shuō)明等離子體恰好在這個(gè)時(shí)候?qū)﹄姶艌?chǎng)產(chǎn)生明顯??的作用的。??■卜關(guān)＿丨??■?０＿氣．■■?■ｍｍ，．．?．Ａ＾?Ｉ?▲■丨？?，＿論?■??０．５?１?１－５?２?２－５?３?０?０．５?１?１．５?２?２．５??＊Ｗ?ｘＷ??（ａ）電子密度分布圖?（ｂ）等效電場(chǎng)圖??圖５－４?０．０５７０?ｎｓ時(shí)電子密度分布圖和等效電場(chǎng)分布圖??１｜－??．：１。??＊■?０?０?ＪＬ??圖５－５電子密度５０ｎｓ時(shí)的三維分布示意圖（顏色指標(biāo)表示密度指數(shù)部分）??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]FDTD方法分析高功率微波對(duì)大氣的電離與擊穿[J]. 張超,周東方,饒育萍,陳勇,侯德亭.  強(qiáng)激光與粒子束. 2009(05)
[2]短脈沖高功率微波大氣擊穿研究[J]. 劉靜月,方進(jìn)勇,宋志敏,黃文華,劉國(guó)治.  強(qiáng)激光與粒子束. 2000(04)



本文編號(hào)：3068306