高功率微波在土壤中传播模型的建立及非线性传播特性研究

基本信息
批准号:61201095
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:唐涛
学科分类:
依托单位:成都信息工程大学
批准年份:2012
结题年份:2015
起止时间:2013-01-01 - 2015-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:文继国,杜国宏,李荣强,曹俊友,唐军,夏运强,易龙飞,方勉
关键词:
非线性特性动态过程高功率微波土壤传播模型
结项摘要

The propagation of high-power microwave (HPM) in soil results in changes of soil properties (such as soil ionization and variation of electromagnetic parameters, which are nonlinear behavior), and these changes in soil properties in turn counteract the HPM, decreasing the energy transmission efficiency. By analysising the dynamic ionization process of soil under HPM, a complete systems including electrical resistivity, other soil properties change dependency of time equations and the Maxwell equations are constructed and solved by employing Finite Difference Time Domain (FDTD) method. The FDTD differential scheme of the system equations and its stability condition as well as the numerical dispersion will be derived and analyzed. Furthermore, some improvements of FDTD algorithm is proposed and higher caculation efficiency of the FDTD is achieved by employing sub-regional (non-parallel) way, specifically for electromagnetic wave propagation through large space problems. Based on these studies, the soil propagation of ultra-wideband (UWB) high-power microwave, energy loss during propagation, the soil propagation of Repetition-Frequency HPM Pulses, soil dynamic ionization process as well as other nonlinear physical process will be investigated. The implementation of this subject will provide the actual reference for strong electromagnetic radiation protection, civil air defense projects, electronic information equipment protection, high-power ground-penetrating radar and high power source design, etc..

高功率微波(HPM, 脉冲峰值功率大于100MW)在土壤中传播时,会引起土壤特性的变化(如土壤发生电离等非线性变化),土壤特性的变化又将反作用于高功率微波,影响其能量的传输效率。通过对高功率微波作用下的土壤动态电离过程的分析,构建包括电阻率等土壤特性参量时变方程及麦克斯韦方程组构成的完备系统,采用时域有限差分(FDTD)方法对该系统进行求解,并且对该系统方程的FDTD差分格式的稳定性条件和数值色散问题进行推导和分析。采用分区域(非并行)计算的方式对FDTD算法进行改进,以提高FDTD计算大空间传播问题的效率。在这些研究基础上,对超宽带高功率微波的土壤传播问题、传播能量损耗问题、重复频率脉冲土壤传播问题、土壤的动态电离过程以及其它非线性物理过程进行研究。本课题的研究将对强电磁辐射防护、人防工程、电子信息设备防护、探地高功率雷达和高功率源设计等方面提供实际参考依据。

项目摘要

在国家自然科学基金项目“61201095”的资助下,研究团队针对高功率微波(high power microwave, HPM)的土壤传播特性进行了相关的研究。研究范围主要围绕项目申报书提出的研究内容开展。. 当高功率微波(脉冲峰值功率大于100MW)传播于土壤之中时,会引起土壤电离,土壤的电离会使土壤电阻率减小,土壤电阻率减小带来会反作用于HPM,使HPM衰减增大,影响其能量的传输效率。. 联合描述土壤电离和去电离过程的电阻率变化方程和Maxwell方程组构建了HPM土壤传播模型,该模型能很好地描述土壤在HPM作用下电离和去电离的整个动态过程。利用时域有限差分(FDTD)方法,对该模型进行中心查分,并进一步进行了数值仿真求解。. 在这些基础上,对窄带和宽带/超宽带(不同参数的高功率微波)的高功率微波源在土壤中的传播都进行了数值模拟。计算过程中,采用分段时域有限差分法,提高了计算效率,实现了高效数值算法研究。. 采用冲击电流发生器模拟了雷电电磁脉冲的土壤击穿过程,并对土壤电阻率进行了测试。由雷电电电磁脉冲和高功率微波脉冲频段的不同,实验结果仅部分可以借鉴。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

路基土水分传感器室内标定方法与影响因素分析

路基土水分传感器室内标定方法与影响因素分析

DOI:10.14188/j.1671-8844.2019-03-007
发表时间:2019
2

涡度相关技术及其在陆地生态系统通量研究中的应用

涡度相关技术及其在陆地生态系统通量研究中的应用

DOI:10.17521/cjpe.2019.0351
发表时间:2020
3

粗颗粒土的静止土压力系数非线性分析与计算方法

粗颗粒土的静止土压力系数非线性分析与计算方法

DOI:10.16285/j.rsm.2019.1280
发表时间:2019
4

小跨高比钢板- 混凝土组合连梁抗剪承载力计算方法研究

小跨高比钢板- 混凝土组合连梁抗剪承载力计算方法研究

DOI:10.19701/j.jzjg.2015.15.012
发表时间:2015
5

宁南山区植被恢复模式对土壤主要酶活性、微生物多样性及土壤养分的影响

宁南山区植被恢复模式对土壤主要酶活性、微生物多样性及土壤养分的影响

DOI:10.7606/j.issn.1000-7601.2022.03.25
发表时间:2022

唐涛的其他基金

批准号:21374114
批准年份:2013
资助金额:82.00
项目类别:面上项目
批准号:20674087
批准年份:2006
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:30873221
批准年份:2008
资助金额:33.00
项目类别:面上项目
批准号:30400581
批准年份:2004
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:50873099
批准年份:2008
资助金额:37.00
项目类别:面上项目
批准号:21471137
批准年份:2014
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:81874425
批准年份:2018
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:59503002
批准年份:1995
资助金额:8.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31501673
批准年份:2015
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31470510
批准年份:2014
资助金额:77.00
项目类别:面上项目
批准号:60634010
批准年份:2006
资助金额:180.00
项目类别:联合基金项目
批准号:20734006
批准年份:2007
资助金额:175.00
项目类别:联合基金项目
批准号:51233005
批准年份:2012
资助金额:288.00
项目类别:重点项目
批准号:11604061
批准年份:2016
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21071131
批准年份:2010
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:50473029
批准年份:2004
资助金额:24.00
项目类别:面上项目
批准号:81400658
批准年份:2014
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51573179
批准年份:2015
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:81473573
批准年份:2014
资助金额:72.00
项目类别:面上项目
批准号:51073149
批准年份:2010
资助金额:38.00
项目类别:面上项目
批准号:U1434209
批准年份:2014
资助金额:275.00
项目类别:联合基金项目
批准号:81173175
批准年份:2011
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:20174039
批准年份:2001
资助金额:18.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

超宽带高功率微波脉冲大气传播的非线性问题研究

批准号:60771020
批准年份:2007
负责人:廖成
学科分类:F0119
资助金额:28.00
项目类别:面上项目
2

光波微波在非线性铁磁波导中的传播

批准号:69077010
批准年份:1990
负责人:蔡英时
学科分类:F0503
资助金额:4.00
项目类别:面上项目
3

光波微波在铁磁波导中的非线性传播

批准号:69477020
批准年份:1994
负责人:王奇
学科分类:F0503
资助金额:6.00
项目类别:面上项目
4

光波微波在旋磁波导中的非线性传播

批准号:69877009
批准年份:1998
负责人:王奇
学科分类:F0503
资助金额:10.00
项目类别:面上项目