激光在湍流等离子体鞘套中的传输特性研究
发布时间：2020-12-30 23:53
高超声速飞行器周围会形成等离子体包覆的流场（也称“等离子体鞘套”）,此鞘套层会导致通信中断。研究等离子体鞘套中的通信中断问题对于航空航天事业的发展具有重大意义,随着研究者对等离子体鞘套特性以及鞘套与电磁波相互作用机理研究的不断深入,发现等离子体鞘套中鞘套中的湍流效应也是影响通信质量的重要因素,所以鞘套中湍流性质作为一种新的研究机理开始引起广泛的关注。1、为了研究激光在湍流等离子体鞘套中的传输特性,首先在高为61km飞行速度23.9马赫的典型飞行场景下,采用不同化学反应模型和湍流模型,基于密度加权的Navier-Stokes（N-S）方程模拟计算了典型飞行目标RAM-C的湍流等离子体鞘套,将其壁面电子密度与同条件下的飞行试验结果进行对比验证,验证结果表明:采用Gupta化学反应模型与剪切应力运输湍流模型或k-?湍流模型模拟湍流等离子体鞘套时,模拟结果与飞行试验结果基本相符。然后对飞行高度为61千米,飞行速度为23.9马赫时湍流等离子体鞘套进行统计分析,结果表明在此飞行场景下折射率起伏方差的强度范围10-1110-14,而且...
【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：119 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
典型目标三维网格剖分图
第二章 湍流等离子体鞘套计算和分析19图2.2 典型目标对称面网格剖分图2.2.2 湍流等离子体鞘套算例验证图2.3 k 湍流模型壁面电子数密度分布图 2.3 为 23.5Ma，61km 飞行场景下，利用k 湍流模型与不同的化学反应模型组合模拟等离子体鞘套得到的壁面电子数密度与飞行试验壁面电子数密度的对比图。由图 2.3 可知，Gupta 化学反应模型和湍流 模型的组合的前两个点的模拟数据低于飞行试验数据，第三个点的模拟数据略高于飞行试验点数据，但是数据差值均不超过 1 个数量级。Park85 化学反应模型和湍流 模型的组合的第一个点的模拟数据高于飞行试验数据，后两个点的模拟数据略高于飞行试验点数据，数据差值也不超过1 个数量级。Park93 化学反应模型和湍流 模型的组合的所有三维模拟数据都低0 1 2 3 4 51E+081E+091E+101E+111E+121E+131E+141E+151E+16Ma=23.9：Gupta模型+k- 模型Ma=23
26（c）5019 case图2.7 飞行目标对称面上电子数密度分布(No/cm3)图 2.7 为不同飞行条件下，飞行目标对称面上的电子数密度分布，电子数密度取以 10 为底的对数，其中 4518 表示飞行高速为 45 马赫，飞行速度为 18 马赫，5018 和5019 与之类似。由图可知，在飞行目标的头部，电子数密度比较高，这是因为头部温度和压强比较高，导致空气的电离度比较高。对比图 2.7(a)和图 2.7(b)可知，当飞行速度相同时
【参考文献】：
期刊论文
[1]高空平台组网中基于神经网络预测模型的频谱分配方法研究[J]. 何异舟. 现代电信科技. 2017(04)
[2]时空非均匀等离子体鞘套中太赫兹波的传播特性[J]. 陈伟,郭立新,李江挺,淡荔. 物理学报. 2017(08)
[3]大气湍流中贝塞尔-高斯涡旋光束传播性能分析[J]. 牛化恒,韩一平. 激光技术. 2017(03)
[4]Influences of Turbulent Reentry Plasma Sheath on Wave Scattering and Propagation[J]. 刘智惟,包为民,李小平,石磊,刘东林. Plasma Science and Technology. 2016(06)
[5]Characterization and Performance Evaluation of Turbulent Plasma Sheath Channel[J]. Jingzhuo Zhang,Guolong He,Peng Bai,Jianhua Lu,Ning Ge. 中国通信. 2016(06)
[6]临近空间等离子体鞘套对太赫兹波传播特性分析[J]. 蒋金,陈长兴,任晓岳,周天翔,陈婷,周弘毅. 空军工程大学学报(自然科学版). 2015(05)
[7]随机相位屏法数值模拟太赫兹波在湍流大气中的传输[J]. 李婉,曾曙光,刘雁. 激光与光电子学进展. 2015(08)
[8](高)超声速流动试验技术及研究进展[J]. 易仕和,陈植,朱杨柱,何霖,武宇. 航空学报. 2015(01)
[9]纳微米级孔隙气体流动数学模型及应用[J]. 朱维耀,马千,邓佳,马东旭,宋智勇,岳明. 北京科技大学学报. 2014(06)
[10]信号在时变等离子体中的传播特性[J]. 杨敏,李小平,刘彦明,石磊,谢楷. 物理学报. 2014(08)
博士论文
[1]等离子鞘套的电磁波传播与散射关键问题研究[D]. 陈伟.西安电子科技大学 2018
[2]超声速光学头罩流场精细结构及其气动光学效应的机理研究[D]. 田立丰.国防科学技术大学 2011
[3]高速流动精细数值模拟、实验研究及其在气动光学中的应用[D]. 冯定华.国防科学技术大学 2010
[4]自由空间光通信系统关键技术研究[D]. 邓天平.华中科技大学 2007
硕士论文
[1]钠导光空间通信系统性能特性研究[D]. 陈闪.哈尔滨工业大学 2017
[2]采用层析法对实际采集数据的计算全息研究[D]. 罗天娇.昆明理工大学 2016
[3]认知无线网络协作频谱感知关键技术研究[D]. 李明源.解放军信息工程大学 2013
[4]高速目标非平衡绕流模拟及等离子体流场分布研究[D]. 华彩成.西安电子科技大学 2013
[5]大气湍流中激光波束和脉冲传输特性[D]. 张洪江.西安电子科技大学 2009
本文编号：2948536
【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：119 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
典型目标三维网格剖分图
第二章 湍流等离子体鞘套计算和分析19图2.2 典型目标对称面网格剖分图2.2.2 湍流等离子体鞘套算例验证图2.3 k 湍流模型壁面电子数密度分布图 2.3 为 23.5Ma，61km 飞行场景下，利用k 湍流模型与不同的化学反应模型组合模拟等离子体鞘套得到的壁面电子数密度与飞行试验壁面电子数密度的对比图。由图 2.3 可知，Gupta 化学反应模型和湍流 模型的组合的前两个点的模拟数据低于飞行试验数据，第三个点的模拟数据略高于飞行试验点数据，但是数据差值均不超过 1 个数量级。Park85 化学反应模型和湍流 模型的组合的第一个点的模拟数据高于飞行试验数据，后两个点的模拟数据略高于飞行试验点数据，数据差值也不超过1 个数量级。Park93 化学反应模型和湍流 模型的组合的所有三维模拟数据都低0 1 2 3 4 51E+081E+091E+101E+111E+121E+131E+141E+151E+16Ma=23.9：Gupta模型+k- 模型Ma=23
26（c）5019 case图2.7 飞行目标对称面上电子数密度分布(No/cm3)图 2.7 为不同飞行条件下，飞行目标对称面上的电子数密度分布，电子数密度取以 10 为底的对数，其中 4518 表示飞行高速为 45 马赫，飞行速度为 18 马赫，5018 和5019 与之类似。由图可知，在飞行目标的头部，电子数密度比较高，这是因为头部温度和压强比较高，导致空气的电离度比较高。对比图 2.7(a)和图 2.7(b)可知，当飞行速度相同时
【参考文献】：
期刊论文
[1]高空平台组网中基于神经网络预测模型的频谱分配方法研究[J]. 何异舟. 现代电信科技. 2017(04)
[2]时空非均匀等离子体鞘套中太赫兹波的传播特性[J]. 陈伟,郭立新,李江挺,淡荔. 物理学报. 2017(08)
[3]大气湍流中贝塞尔-高斯涡旋光束传播性能分析[J]. 牛化恒,韩一平. 激光技术. 2017(03)
[4]Influences of Turbulent Reentry Plasma Sheath on Wave Scattering and Propagation[J]. 刘智惟,包为民,李小平,石磊,刘东林. Plasma Science and Technology. 2016(06)
[5]Characterization and Performance Evaluation of Turbulent Plasma Sheath Channel[J]. Jingzhuo Zhang,Guolong He,Peng Bai,Jianhua Lu,Ning Ge. 中国通信. 2016(06)
[6]临近空间等离子体鞘套对太赫兹波传播特性分析[J]. 蒋金,陈长兴,任晓岳,周天翔,陈婷,周弘毅. 空军工程大学学报(自然科学版). 2015(05)
[7]随机相位屏法数值模拟太赫兹波在湍流大气中的传输[J]. 李婉,曾曙光,刘雁. 激光与光电子学进展. 2015(08)
[8](高)超声速流动试验技术及研究进展[J]. 易仕和,陈植,朱杨柱,何霖,武宇. 航空学报. 2015(01)
[9]纳微米级孔隙气体流动数学模型及应用[J]. 朱维耀,马千,邓佳,马东旭,宋智勇,岳明. 北京科技大学学报. 2014(06)
[10]信号在时变等离子体中的传播特性[J]. 杨敏,李小平,刘彦明,石磊,谢楷. 物理学报. 2014(08)
博士论文
[1]等离子鞘套的电磁波传播与散射关键问题研究[D]. 陈伟.西安电子科技大学 2018
[2]超声速光学头罩流场精细结构及其气动光学效应的机理研究[D]. 田立丰.国防科学技术大学 2011
[3]高速流动精细数值模拟、实验研究及其在气动光学中的应用[D]. 冯定华.国防科学技术大学 2010
[4]自由空间光通信系统关键技术研究[D]. 邓天平.华中科技大学 2007
硕士论文
[1]钠导光空间通信系统性能特性研究[D]. 陈闪.哈尔滨工业大学 2017
[2]采用层析法对实际采集数据的计算全息研究[D]. 罗天娇.昆明理工大学 2016
[3]认知无线网络协作频谱感知关键技术研究[D]. 李明源.解放军信息工程大学 2013
[4]高速目标非平衡绕流模拟及等离子体流场分布研究[D]. 华彩成.西安电子科技大学 2013
[5]大气湍流中激光波束和脉冲传输特性[D]. 张洪江.西安电子科技大学 2009
本文编号：2948536
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