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第1章 综述1

1.1 等离子鞘套电磁特性的研究意义1

1.2 等离子体鞘套电磁特性的研究方法2

1.2.1 高超声速流动的计算方法2

1.2.2 电磁波与等离子体作用的计算方法3

第2章 等离子体鞘套的理论基础6

2.1 等离子体的基本特性6

2.1.1 等离子体基本参数6

2.1.2 等离子体的介电特性7

2.1.3 等离子体的色散特性9

2.2 等离子体鞘套的磁流体力学基础10

2.2.1 磁流体力学问题的解耦条件10

2.2.2 气体流场的基本概念14

2.2.3 等离子体鞘套的流体特征16

2.3 电磁波与等离子体的相互作用18

2.3.1 高通滤波、相移及吸收衰减特性18

2.3.2 磁化条件下的法拉第旋转效应及共振吸收现象21

2.3.3 电磁波折射效应24

2.3.4 多普勒频移效应26

第3章 高超声速目标热化学非平衡流模拟27

3.1 高超声速热化学非平衡流的CFD理论27

3.1.1 热力学温度模型27

3.1.2 化学反应动力学模型28

3.1.3 热化学非平衡流控制方程29

3.1.4 计算方法与算例验证32

3.2 再入体模型的建立34

3.3 气动物理特性相似规律35

3.4 微缩尺度模型37

3.5 再入体绕流流动模拟结果与分析39

3.5.1 高超声速钝锥绕流流动模拟39

3.5.2 高超声速球冠倒锥体绕流流动模拟45

3.5.3 高超声速锐头体绕流流动模拟53

第4章 等离子体鞘套电磁特性分析的时域有限差分方法60

4.1 改进的非磁化等离子体FDTD方法60

4.1.1 改进的非磁化等离子体SO-FDTD方法60

4.1.2 改进的非磁化等离子体ADI-FDTD方法65

4.1.3 算法验证与分析74

4.2 改进的磁化等离子体SO-FDTD方法77

4.2.1 改进的基于任意磁偏角的磁化等离子体SO-FDTD方法78

4.2.2 改进的基于0°磁偏角的磁化等离子体SO-FDTD方法84

4.2.3 算法验证与分析86

4.3 提升高阶差分方程迭代计算效率的内存优化算法91

第5章 电磁波在等离子体鞘套中的传播特性94

5.1 电磁波在等离子体鞘套中传播的理论分析方法94

5.1.1 传播矩阵法94

5.1.2 FDTD方法101

5.1.3 有效性分析103

5.2 等离子体鞘套电磁模型106

5.2.1 等离子体鞘套电磁特性参数的提取106

5.2.2 等离子体鞘套电磁特性参数的分布107

5.3 电磁波入射到非磁化等离子体鞘套的传播特性分析109

5.3.1 观察点位置变化对电磁波传播特性的影响109

5.3.2 入射角变化对电磁波传播特性的影响114

5.3.3 再入速度变化对电磁波传播特性的影响116

5.3.4 再入高度变化对电磁波传播特性的影响118

5.4 电磁波入射到局部磁化等离子体鞘套的传播特性分析120

5.4.1 磁场强度变化对电磁波传播特性的影响121

5.4.2 磁偏角变化对电磁波传播特性的影响125

5.4.3 再入高度及速度变化对电磁波传播特性的影响128

5.4.4 外加磁场分布特性对电磁波传播特性的影响131

第6章 等离子体鞘套的电磁散射特性134

6.1 等离子体鞘套电磁参数分布特性134

6.2 FDTD网格尺度设置及散射程序验证139

6.3 球冠倒锥体等离子体鞘套的散射特性141

6.3.1 不同入射方向时的RCS频率响应特性142

6.3.2 不同再入高度时的RCS频率响应特性147

6.3.3 不同再入速度时的RCS频率响应特性150

6.3.4 倒锥体本体尺寸变化对RCS频率响应特性的影响152

6.4 锐头体等离子体鞘套的散射特性154

6.4.1 不同入射方向时的RCS频率响应特性154

6.4.2 不同再入高度时的RCS频率响应特性158

6.4.3 不同再入速度时的RCS频率响应特性161

6.4.4 锐头体本体尺寸变化对RCS频率响应特性的影响163

附录167

参考文献169