各向异性完全匹配层边界条件下雷达散射截面的误差修正

为了提高时域有限差分法的计算精度,以二维金属圆柱散射为例,研究了在各向异性完全匹配层(UPML)吸收条件下,改变总场-散射场的输出及吸收边界时误差的变化规律。比较了UPML与二阶Mur吸收边界条件下的误差。同时发现,可采用迭代步数相差半个周期的双站雷达散射截面(RCS)的平均来减小误差,也可采用距离为半个波长的两个输出边界得到RCS的平均来减小误差。     

二阶Mur吸收边界条件下雷达散射截面的误差修正

为了提高时域有限差分法的计算精度,研究了二阶Mur吸收边界条件下,改变总场-散射场连接边界、数据输出边界以及吸收边界间的距离时,计算误差的变化规律.以二维金属圆柱的雷达散射截面(RCS)为例,分析了不同距离参数对双站RCS的影响.给出了减小误差的参数拟合曲线,同时提出采用两种输出边界得到RCS的平均来减小计算误差.     

基于FDTD的多层网格逐步逼近计算电磁场

将基于FDTD的由粗到细网格逐步逼近计算电磁场的方法应用于内置带裂缝的金属谐振腔的电磁场的计算,并研究网格从大到小的变化过程中,始终保持谐振腔边界面的位置不变,该方法的计算精度和效率．结果表明：该方法与FDTD方法计算电磁场的精度一致,但效率明显提高．     

一维有限时域差分方法(FDTD)计算中参数的选择

在用一维时域有限差分方法计算波的传播时,为了防止出现发散的结果,要求时间步长Δt<Δx/v,但具体取多大的值,没有定论。通过编程试验,时间步长取Δt<0.75Δx/c,而时间步数Nt大于波从波源传到观察点所需要的时间,又小于反射波到达观察点的时间。而且计算的时间格点和位置格点全部都可以取整数。     

频率对典型水中目标散射截面影响分析

从水中目标面临的威胁出发,研究其面临威胁的雷达探测频率、极化形式,以此为基础研究水中目标的散射特点,分析不同散射类型的计算方法,并选取合适的仿真算法,详细介绍射线追踪法、物理光学近似法及等效边缘电流法对典型水中目标的散射特性仿真。通过构建典型水中目标,通过仿真计算的形式给出该典型水中目标散射特性随威胁来波的频率及极化形式的分布规律,得出典型水中目标随频率的变化趋势,可用于指导同类目标的雷达波散射特征控制及信号检测。     

波纹表面金属目标散射特性分析

雷达散射截面的分析与预估是隐身／反隐身领域的一个重要课题．改变目标的几何外形是减小雷达散射截面有效途径之一，从真空中的麦克斯韦方程出发，采用交替隐式的时域有限差分方法以及时域卷积完全匹配层技术．研究了表面波纹对金属目标雷达散射截面的影响，给出了一表面加波纹金属圆柱雷达散射截面．结果表明：当波长和波纹宽度相近时，金属圆柱表面加波纹可以在很大的空域角度内使其RCS明显减小．该方法及结果对隐身与反隐身技术的研究具有借鉴价值．     

复杂目标激光雷达散射截面的数值计算

将粗糙面散射理论与计算图形学结合起来,利用基尔霍夫方法,建立复杂体粗糙面激光雷达散射截面(LRCS)理论模型。依据复杂目标粗糙面的散射特性,设计数值算法,对复杂目标进行精细几何建模。计算了激光(波长1.06μm)入射下,朗伯板以及一种组合复杂激光散射体的LRCS随接收天顶角的变化。该建模方法可根据不同工程需求进一步推广用于计算更复杂表面粗糙目标的激光雷达散射截面,应用于目标激光识别和光学特征提取。     

计算二维雷达散射截面的一种快速等效算法——时域有限差分法

为了研究复杂结构的雷达散射截面(RCS)高效计算问题,本文找到了一种用矩形等效三角形或机翼曲面结构的近似方法.该方法能有效降低时域有限差分(FDTD)方法的计算区域网格数目,减少程序运行的时间步.用FDTD方法计算的特殊几何模型的雷达散射截面,验证了算法的精度和效率.     

基于SO-FDTD的左手材料的仿真实验

给出了一种新的计算左手材料的有限差分(FDTD)算法,称为移位算子FDTD(SO-FDTD)算法.利用算子之间的移位递推关系,推导出计算左手材料的递推表达式.对左手材料平板透镜和完美透镜的负折射现象进行了仿真实验,仿真结果与理论分析一致.     

用非正交FDTD方法研究光子带隙结构

为了有效地计算非矩形光子晶体带隙结构,将非正交坐标系用于时域有限差分(FDTD)方法中,在非正交坐标系下离散麦克斯韦方程组,重新推导了FDTD递推公式。将本征色散变量表达方法应用到非正交坐标系,提高了计算的准确性。用这种非正交的FDTD方法研究了非矩形光子晶体横磁场模的带隙结构。数值模拟结果验证了上述计算方法的有效性。     

Analytical solution for electromagnetic scattering from a sphere of uniaxial left-handed material

INTRODUCTION The concept of left-handed materials (LHM for short, also called negative index materials) was in- troduced by Veselago (1968). An LHM has both negative permittivity and negative permeability, which makes the wave vector, the electric-field vector, and the magnetic-field vector in the LHM obey the left-hand rule. Experimental verifications for the existence of an LHM were made and its use as a perfect lens was suggested (Pendry, 2000; Shelby et al., 2001a; 2001b; Smith …     

Recognition of the major scattering sources on complex targets based on the high frequency radar cross section integrated calculation technique

Based on the high frequency (HF) integrated radar cross section (RCS) calculation approach, a technique of detecting major scattering source is developed by using an appropriate arithmetic for scattering distribution and scattering source detection. For the perfect adaptability to targets and the HF of the HF integrated RCS calculation platform, this technique is suitable to solve large complex targets and has lower requirement to the target modeling. A comparison with the result of 2-D radar imaging confirms the accuracy and reliability of this technique in recognition of the major scattering source on complex targets. This technique provides the foundation for rapid integrated evaluation of the scattering performance and 3-D scattering model reconstruction of large complex targets. Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No.90305026)     

等离子体隐身翼面的电磁散射特性研究

设计了一种等离子体隐身翼面结构,采用时域有限差分方法对翼面的电磁散射特性进行了计算和分析,以翼面后向散射最小化为目标,对等离子体的碰撞频率、填充位置以及前缘玻璃钢蒙皮的相对介电常数进行了优化设计。研究表明,优化后的等离子体隐身翼面较全金禹翼面,可在全向上实现雷达散射截面的减缩,后向散射的减缩值可达22．56dB。     

与推求总散射截面有关问题的讨论

能量为E的粒子被某一势阱散射，如果推求总散射截面常常易忽视物理背景，本以题设的条件为依据，明确了总散射截面公式的上、下限，从而得出与献[1]不一致的结论。     

实现水下声波散射的时域有限差分一致性表达式的改进算法

In this paper, a set of unified finite-difference time-domain (FDTD) formulae are presented. These formulae are applicable to underwater sound scattering from various objects with a finite acoustic impedance, either with or without shear strains. A major improvement has been made to the FDTD algorithm to remove most of the loop operations. This makes the finite-difference field computation very efficient and, more importantly, suitable for the implementation of distributed parallel computing. Other advantages of the new algorithm include the ease in modeling objects having complicated shapes. Numerical experiment results are presented to show the effectiveness of the proposed method.     

圆柱坐标系下用于FDTD的总场-散射场连接边界条件研究

在三维柱坐标系下给出了麦克斯韦方程在完全匹配层(PML)吸收边界条件中的时域有限差分(PDTD)表达式,从而把FDTD推广到三维复柱坐标系中并加以实现.为了模拟柱面波在空间的传播,给出了在柱坐标系下完整的总场和散射场的连接边界条件.最后,模拟了柱面波在自由空间中的传播及空心圆柱体在柱面波入射下的近场和远场散射特性.     

基于找形模型研究微丝束对细胞骨架刚度的影响

研究目的：基于找形分析建立的细胞骨架力学模型研究微丝束对细胞骨架刚度的影响。创新要点：目前存在的细胞模型很少考虑微丝束对细胞力学特性的重要作用。本文基于细胞找形模型模拟了同时包含微丝和微丝束的细胞骨架网络结构,并且分析了细胞中微丝束的排列方向、微丝束的含量以及微丝波动对细胞刚度的影响。研究方法：基于找形模型,随机生成由微丝、微丝束（梁单元）以及交联蛋白（索单元）形成的细胞骨架网络结构,依靠非线性有限元计算和样本统计,计算出模型的弹性模量。通过分别改变模型中微丝束的排列方向、微丝束的含量以及模型初始最大位移等参数,得出细胞骨架模型的弹性模量随这些参数的变化趋势,以此来研究微丝束对细胞刚度的影响。重要结论：细胞骨架网络中微丝的波动会导致细胞刚度降低;与拉伸方向平行排列的微丝束可以显著地提高细胞的刚度,相比之下随机分布的微丝束对细胞刚度没有贡献;在微丝材料总量固定的情况下,细胞刚度随着平行排列微丝束含量的增加呈现出先升高后降低的趋势。     

PML在三维柱坐标系下的应用及近场-远场转换

在三维柱坐标系下推导了麦克斯韦方程组在完全匹配层(PML)吸收边界条件中的时域有限差分(FDTD)格式并编程实现.然后用一种简便的线性插值法给出了在柱坐标系下由近场到远场转换的FDTD计算方法.最后用这种方法对脉冲天线的远区辐射场进行了数值模拟.