电磁脉冲加热Debye媒质的数值计算

对电磁脉冲加热Debye媒质进行了数值计算。从麦克斯韦方程组和Debye方程出发,我们修正了Debye媒质中的瞬态耗散功率的公式。该公式能有效避免传统定义中可能出现的瞬态耗散功率为负的情况。通过时间尺度变换,长的加热过程可以得到极大地压缩。在以前工作中,一般只能计算数十个脉冲周期,而通过该算法,则可以处理上亿个脉冲周期。另外,我们研究了长时间脉冲加热的效率和均匀性。结果表明,在同样的重复频率下,脉冲加热的效率与均匀性均低于连续微波。

电磁脉冲加热Debye媒质的快速计算

本文提出了一种计算电磁脉冲加热Debye媒质的快速算法。从麦克斯韦方程组和Debye方程出发,重新定义了Debye媒质中的瞬态耗散功率。该定义能有效避免传统定义中瞬态耗散功率为负的情况。通过时间尺度变换,把电磁场的计算和热场的计算统一到同一时间尺度下,这样就可以节省大量的计算时间。另外,研究了长时间脉冲加热的效率和均匀性。结果表明,在同样的重复频率下,脉冲加热的效率与均匀性均低于连续微波。

德拜媒质微波加热过程的H_∞保性能温度跟踪控制

德拜媒质微波加热过程中,由于介电常数具有随温度变化的特性,导致电磁场的空间分布将会产生巨大的变化.若缺乏合理的功率调控策略,将导致燃烧、爆炸等一系列热失控现象.针对上述问题,本文提出一种滚动时域H_∞保性能温度跟踪控制策略,以实现对监测位置的最高温度进行控制.基于微波加热德拜媒质的机理模型,同时考虑跟踪系统稳定性、动态性能和输入约束,以H_∞增益和保性能函数作为性能指标,本文将温度跟踪问题转化为线性矩阵不等式(Linear matrix inequality,LMI)多目标优化问题,使得系统动态性能达到最优.最后以德拜媒质微波加热短波导模型为例,对所提出方法的有效性进行仿真验证.

超宽带冲激无线电引信地面回波仿真算法

超宽带冲激无线电引信系统设计过程中使用计算电磁学的方法研究地面对回波信号的影响,目前对超宽带冲激信号地面回波的计算多使用传统FDTD算法,其仿真步长受到稳定性条件的限制,计算量较大;基于ADI-FDTD(交替方向隐式-时域有限差分)算法,使用CPML(卷积完全匹配层)作为吸收边界,使用多极点Debye土壤模型描述地面电磁特性,提出一种多极点Debye介质中的CPML-ADI-FDTD方法;对不同湿度和粗糙度的地面回波进行仿真,结果表明所用的算法具有较高的精度和计算效率。

球形分层媒质中并矢格林函数的求解Ⅰ:并矢格林函数的推导

首先,在球坐标系下,通过德拜位函数得到均匀各向同性介质中矢量波动方程的解。然后,分析了内、外向波的单界面和多层界面的反射和透射,得到了相应的反射系数和透射系数以及广义反射系数和透射系数。接着,推导了δ源在球形分层介质中的不同位置产生的德拜位。最后,根据得到的德拜位,用球坐标系下的矢量波函数表达出场点在不同位置时的电并矢格林函数和磁并矢格林函数。

多极德拜色散媒质的时域电磁逆散射改进技术

在已有的经验模型中,多极德拜(Debye)模型最适合高精地描述生物组织、土壤、水等媒质的色散特性.为了同时反演这类媒质的电磁参数,本文提出了一种时域逆散射改进技术:分别应用迭代法和吉洪诺夫(Tikhonov)正则化技术克服逆问题的非线性和病态性困难;解析导出了目标泛函关于目标参数的梯度;迭代重建过程中,产生的正演、反演子问题分别选用时域有限差分(FDTD)法、共轭梯度(CG)法求解.噪声环境下,通过两个一维(1-D)的数值算例,初步证实了该技术的可行性和鲁棒性.

THz透过色散介质的FDTD分析

时域有限差分(FDTD)计算方法,已经被应用在解由飞秒脉冲激光器激励的THz电磁场辐射的Maxwell方程中,文中介绍了一种德拜模型,此德拜模型方法能准确地在一个较宽的频率带上,描述许多类型的生物组织。通过此模型,分析了THz脉冲通过色散介质时的传播情况。并经过对比说明THz成像(TPI)在物品检测,癌症判断以及其他应用的可能性。

探地雷达高频电磁波在频散介质中的传播特征分析

利用数值模拟准确分析探地雷达(GPR)高频电磁波在频散介质中的传播特征,对提高实测数据的解译水平具有重要意义.本文采用基于时域有限差分法的GprMax 3.0软件模拟背景介质为Debye频散介质的典型层状和空洞GPR模型,并与其非频散介质模型的模拟结果进行对比,以分析介质频散对GPR高频电磁波传播的影响.层状模型的时域波形、频谱曲线、速度谱、时频分析等计算结果对比表明:与非频散介质中的传播相比,高频电磁波在频散介质中传播时能量衰减更快、高频成分比低频成分衰减更强、传播速度降低、目标体的反射波和绕射波走时更长;且偏移距越大,能量衰减越强、主频越低、带宽越窄;驰豫时间越长,能量衰减越强、初至时间越短、主频越低、分辨率越差;发射源中心频率越高,能量衰减越强,带宽越窄,分辨率越低,传播速度越大,介质频散效应越严重.空洞模型的模拟剖面和不同时刻的波场快照对比分析可知:相比非频散介质,频散介质中的GPR探测分辨率和探测深度降低,严重影响目标体的探测效果.上述研究成果有助于人们更好地理解高频电磁波在频散介质中传播特征,为GPR工程检测的应用和研究提供科学参考.

一种电色散媒质的改进对比源反演方法

基于一种单极德拜(Debye)经验模型,尝试改进其中的一种多频乘性正则化对比源反演方法,改进的主要思路是:从直接反演电参数差异,改进为间接反演4种频率无关的模型参数,即光频相对介电常数、相对介电常数差、静态电导率和弛豫时间。两个数值算例的仿真结果初步证实了改进方法的可行性和鲁棒性。