再入飛行體電漿尾跡流場電磁散射特性研究

《再入飛行體電漿尾跡流場電磁散射特性研究》是依託南昌大學，由劉崧擔任項目負責人的地區科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：再入飛行體電漿尾跡流場電磁散射特性研究
• 項目類別：地區科學基金項目
• 項目負責人：劉崧
• 依託單位：南昌大學

項目摘要

再入飛行體伴生的電漿尾跡流場所導致的通訊中斷現象是世界各國航天技術亟待解決的重要課題。本申請項目致力於再入飛行體電漿尾跡流場數值算法的最佳化及其電磁散射特性研究，主要研究內容包括基於圖形處理器的複雜目標電磁散射加速時域有限差分算法、高精度的高階龍格庫塔指數時程時域有限差分算法的研究；構建球體和鈍錐體兩種典型的再入飛行體伴生的電漿尾跡流場模型，根據流體力學和電動力學的耦合方程組，利用創新的時域有限差分算法對電磁波在兩種典型模型中的傳播特性及其雷達散射特性進行數值模擬，討論電磁波在電漿尾流場中的傳播特性與電漿壓強、密度等參數的關係；分析電漿尾跡流場外形變化、外磁場、飛行高度、馬赫數以及入射電磁波頻率等參量對再入目標雷達散射截面的影響。本課題研究目的是建立適用於再入體尾跡流場的高效、穩定的數值方法，提高基礎理論研究水平，為進一步掌控再入過程中通信中斷，提供一定理論依據。

結題摘要

本項目致力於再入飛行體電漿尾跡流場數值算法的最佳化及其電磁散射特性研究。主要研究內容包括適於電漿塗覆目標電磁散射的辛FDTD算法和基於圖形處理器加速的FDTD算法的研究；構建鈍錐體高超聲速飛行器幾何模型，利用Fluent軟體，根據流體力學和電動力學的耦合方程組，仿真得到再入飛行體伴生的電漿尾跡流場相關的尾流場參數，並計算出電漿電子密度。依據典型再入體尾跡流場數值模擬結果，套用模組化的FDTD程式，對再入體再入電漿中電磁波傳播特性及其雷達目標特性進行了大量的計算分析。討論電磁波在電漿尾流場中的傳播特性與電漿壓強、密度等參數的關係；分析電漿尾跡流場外形變化、外磁場、飛行高度、馬赫數以及入射電磁波頻率等參量對再入目標雷達散射截面的影響。本課題的研究建立了適用於再入體電漿尾跡流場的高效、穩定的數值方法。提高計算電磁學的基礎理論研究水平，為進一步掌控再入過程中通信中斷，提供一定理論依據。