托卡马克理想导体壁与磁流体不稳定性

为了探索等离子体磁流体力学(MHD)不稳定性的导体壁效应以及壁设计思想,研究了基于HL-2A托卡马克偏滤器位形的、自由边界和多种形式的理想导体壁条件下的等离子体MHD不稳定性与装置MHD运行β极限.在稳定性计算中,考虑的是n=1扭曲模,该模对托卡马克等离子体MHD不稳定性有决定性的影响.研究着眼于验证多种形状导体壁抑制内、外扭曲模的有效性,观察运行β极限的变化,并讨论分析相关物理.研究发现在离等离子体适当距离处放置一个理想导体壁,可有效抑制外扭曲模.在壁与等离子体表面的平均距离相同、且足够小的条件下,圆截面壁并不一定是最佳选择,设置一个经过优化的多边形导体壁能更有效地抑制MHD不稳定性,它使本装置的理想MHD运行β极限β_(N)提高到2.73,比自由边界条件下(即假设壁设置在无穷远处的)装置的运行β极限值(~2.56)提高了约6.5%.这暗示需要根据有拉长、有变形的等离子体的极向截面形状,优化制作一个离等离子体表面平均距离尽可能近的多边形导体壁,才能取得抑制外扭曲模、提高β极限的最佳效果.

理想导体表面电磁散射的高阶微扰解

针对经典微扰法(SPM)求解粗糙表面电磁散射特性存在的问题,提出了一种基于二维表面场的一阶和二阶展开近似高阶微扰算法。用该法计算了高阶表面场分量的全极化后向散射SPM解和二阶场分量对水平极化双站及后向散射系数的修正解。研究了不同粗糙度下掠入射时高阶SPM求解的双站散射系数,以及不同方位角下高阶场量的散射特性。通过对合成场的修正,解决了近掠入射条件下散射系数计算的误差。数值计算结果证明该算法有效。

基于理想导体界面的三维激光漫反射特性

针对激光点对点通信方式的不足,提出了利用海面作为激光漫反射媒介进行组网通信的设想,并对激光入射理想导体表面后产生的散射场进行了的研究。首先利用三维锥形波对三维入射激光束进行了模拟;然后对散射场在各个方向上的分量之间的耦合关系进行了研究,并列出矩阵方程;最后通过结合格林函数谱积分加速算法的前后向迭代法求解矩阵方程,得出三维散射系数,准确的表示了基于理想导体界面的三维激光漫反射特性,为进一步研究三维激光海面漫反射特性奠定了基础。

用等效磁流子法分析带有狭隙的非理想导体板的屏蔽效能

利用等效磁流子法和波在非理想导体壁上的边界条件对带有狭隙的无限大非理想导体板建模，并用矩量法计算了频率及电导率对其总体屏蔽效能的影响。计算结果表明了电导率越大，对导体板总屏蔽效能的影响也越大；就同一种导体板而言，当其厚度接近于某一频率下导体的趋肤深度时，在该频率处电导率对总屏蔽效能的影响最大。同时，本文还给出了当导体板分别为理想导体、铜和铝时狭隙的远场方向性图，从图中可以看出电导率对狭隙方向性的影响将随着电导率增大反而变小；并且就电导率σ=∞时狭隙方向性图的计算结果与D．T．Auckland等人计算的结果进行了比较，结果完全吻合。

理想导体与均匀绝缘介质分界面上边值关系独立性的讨论

提供了一种由理想导体与均匀绝缘介质(或真空)分界面上的边值关系en.D=σf导出另一边值关系en×H=αf的方法.

在环形理想导体空腔中极向线电流产生的磁场

本文研究在环形理想导体空腔中极向线电流产生的磁场。在一级环形效应近似下得到的理论结果，基本上与实验数据一致，并且可以推广使用到具有一定类型极向电流分布的情况。

理想导体与超导抗磁性

通过对理想导体和超导体的电学性质、磁学性质的比较研究,从宏观和微观角度讨论了理想导体的电磁学性质与超导体电磁学性质的差别,对理想导体的存在性给出了证明。指出,理想导体在电学性质上与超导体没有任何差别,在临界状态以下存在着能隙,在临界点发生的是二级相变,存在着比热跃变;理想导体在磁学性质上与超导体的磁学性质是相同的,理想导体的抗磁性与超导体抗磁性起源于同一物理原因—载流子的高速定向运动产生很强的磁场,从而将外磁场排出体外,磁场的产生遵循毕-萨定律和法拉第电磁感应定律,不存在磁通"冻结"的问题(第二类超导体的混合态问题与此有本质的差别,自然应当别论),磁通"冻结"的说法是没有理论根据的,它反映了人类对超导电性认识的偏差;作为存在物,理想导体就是超导体,人们设想的理想导体磁性质,更接近于第二类超导体的混合态,但是在本质上是有差别的;作为理想的"理想导体"是不存在的;剔除理想导体的概念,将会极大地促进超导电性理论的深入研究,促进凝聚态物理理论和实践的发展。

理想导体目标重建的Fourier衍射定理

本文给出推广的物理光学近似下理想导体目标的Ｆｏｕｒｉｅｒ衍射定理，其形式与介质目标的相应关系式十分相似，利用这一关系式可以由测量直线上散射场分布重建二维理想导体目标Ｆｏｕｒｉｅｒ域的空间谱值。通过简单例子讨论了这一关系式的适用性。

半空间理想导体目标RCS缩比关系的研究

根据物理光学方法(PO)和半空间并矢格林函数,推导出半空间中理想导体的散射场。根据该散射场,首次推导出半空间中理想导体目标的缩比关系,并具体给出了半空间中典型理想导体目标(薄平板和柱面)的RCS缩比因子表示式。为了验证该公式的正确性,矩量法仿真同时给出了直接计算原型目标和通过该缩比因子和缩比模型所得原型目标的RCS。数值结果表明,该缩比关系是有效的。

三维介质体及薄理想导体曲面的FDTD建模

提出了一种基于场量位置的平均网格电参数法建模任意形状的介质体 ,引入辅助磁场和电场分量建模薄理想导体曲面的三维FDTD建模方法 .采用提出的方法计算了介质谐振器和圆锥喇叭天线 .与已发表文献中的结果比较 ,表明了计算结果的正确性 。

非理想导体同轴线中的电磁场和能流密度

本文对非理想导体同轴线中的电磁场和能流密度及其场线给出解析表达式,对导体上电荷密度的分布给出定量结果。

亚波长间距理想导体球阵列近区时间反演电磁场的快速求解

为快速求解亚波长间距分布的理想导体球阵列近区的时间反演电磁场,提出一种基于等效偶极子模型的解析分析方法.首先,通过分析球面波照射理想导体小球的散射场解析解发现,散射场可以近似等效为电磁偶极子辐射场的叠加.等效偶极子的强度与初始激励源的幅度成正比关系.通过建立不同小球等效偶极子矢量间的耦合方程组可以直接求解得到相应矢量的大小.然后,结合时间反演腔理论得到相应的时间反演并矢格林函数,继而得到小球阵列近区的时间反演场分布.最后,通过与数值仿真软件的计算结果进行对比,验证了方法的正确性及高效性.研究表明,时间反演技术结合近场亚波长间距小散射体加载能够实现超分辨率的场聚焦.

有限频宽条件下三维理想导体逆散射成像的计算研究

本文在保加斯基 -刘易斯 (Bojarski-Lewis)方法的基础上对有限频宽条件下三维理想导体逆散射成像的计算进行了研究 ,详细分析了频率孔径的选择、中间函数F的精确计算以及包络提取等问题 ,然后对典型理想导体进行了模拟计算 ,采用物理光学法计算散射场 ,并根据此数据进行了逆散射成像 ,结果吻合很好。

交替隐式时域方法精确实现理想导体边界

为了准确求解交替方向隐式时域有限差分(Alternating Direction Implicit Finite-Difference Time-Domain,ADI-FDTD)方法实现理想电导体边界和理想磁导体边界的待求场分量系数,通过在获得该系数前应用理想导体边界条件,推导出了相应的修正系数.计算了单个金属立方体和对称的两个金属立方体的双站雷达散射截面.结果表明:理想导体边界作为理想导体表面,采用修正系数的计算结果与时域有限差分(Finite-Difference Time-Domain,FDTD)方法计算结果更为吻合;理想导体边界作为截断计算空间对称面,采用修正系数的计算结果与ADI-FDTD方法计算结果相同,与理论推导结论一致.

无限长理想导体双柱散射问题数值计算方法研讨

目前,电磁场问题有三种基本的研究方法:理论分析、测量和计算机模拟。由于电磁场是以场的形态存在的物质,我们必须注意采取重叠的研究方法,即使用几种方法相互佐证。我们立足于平面波入射无限大导体方柱产生表面电流的问题,对当前常用的电磁场数值方法进行了探索和比较。选用FDTD(时域有限差分)方法进行建模和计算,并分析了网格步长和截断边界等参数对计算结果的影响。最后对电磁场的数值问题解决方法作出总结与展望。

广义多极子技术在含有尖锐棱边的二维理想导电柱散射问题中的应用

本文探讨了广义多极子技术(GMT)不能处理理想导体尖锐棱边散射问题的根源,并引入有限差分技术,使之与GMT结合形成了可有效处理这类散射问题的混合分析技术,文中算例证明了所得方法的可靠性和有(?)

边界条件微扰法计算非理想波导的传播常数

考虑到非理想导体波导壁金属损耗对传播常数的影响,对理想金属边界条件进行一阶近似微扰,得到了非理想波导的传播常数。和传统微扰法相比,能够在截止频率附近较为精确地计算衰减常数,也适用于导体损耗较大的情况;同时能给出非理想导体波导壁对相位常数的影响。将结果与Ansoft HFSS软件的仿真结果进行比较,两者具有较好的一致性。同时给出了边界条件微扰法解与解析解及传统微扰法解在一定条件下的联系,表明边界微扰法比解析法实现简单,比传统微扰法具有更广泛的适用性。

理想间隙波导结构的理论分析

研究了新型间隙波导传输线结构,首次得到了间隙波导的解析解,并与有限元数值计算的结果进行了对比,得到了高度吻合的场曲线;通过解析解推导出间隙波导结构的特性参数,其特性阻抗的表达式与文献的表达式基本一致,从而进一步验证了解析解的正确性。该方法对其它边界条件的间隙波导的理论分析具有重大的指导意义。

基于RWG基函数的伽略金法中奇异性积分的精确快速计算

利用电磁场积分方程的伽略金法求解理想导体电磁散射问题时需要计算奇异性的二重面积分(即4维积分).伽略金法的基函数和检验函数广泛采用RWG(RaoWiltonGlisson)矢量基函数.传统上采用奇异值提取技术和Duffy坐标变换法处理该奇异性积分,本文提出了一种更为精确和高效的计算方法,该新方法通过参数坐标变换、相对坐标变换、积分区域分解和广义Duffy坐标变换相结合的技术消除了被积函数的奇异性并降低了原4维奇异性积分的数值积分维数.通过计算实例证明该方法的精确性和高收敛特性.

雷电电磁场对通信电源线的影响

雷电电磁场对通信局站中的电信设备的危害,主要是通过电源线耦合到电信终端设备。要对其危害进行有效的防护,首先要研究雷电电磁场对通信电源线的耦合机理。文章运用电磁场理论和传输线方程,推导出了大地为均匀非理想导体时,雷电电磁场对通信线的感应电流和感应电压的表达式。