动态等离子体鞘套中电磁波传播引起的粒子碰撞与能量吸收特性数值模拟研究

基本信息
批准号:11405038
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:王志斌
学科分类:
依托单位:哈尔滨工业大学
批准年份:2014
结题年份:2017
起止时间:2015-01-01 - 2017-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:孙海鹏,唐勇斌,韩雪,高孝天
关键词:
等离子体鞘套粒子碰撞能量吸收电磁波
结项摘要

Basic scientific studies on interactions between dynamic plasmasonic sheath and electromagnetic waves have become an important issue of rapidly developed aerospace technology, especially with new concept and new technology in recent years (such as R&D of hypersonic vehicles in near space). Researches on particle collisions and energy absorption characteristics caused by the electromagnetic wave propagation in the plasma are the key points in understanding of the interaction between the dynamic plasmasonic sheath and electromagnetic waves. The sheath has features of high plasma density, frequent collisions, significant non-uniformity and non-magnetization, as well as strong coupling effects among different physical parameters. In this project, a parameter coupling model of dynamic plasmasonic sheath with multiple physical factors will be proposed, and the corresponding simulation code is going to be developed. The coupling effects on particle collisions and energy absorption characteristics caused by the electromagnetic wave propagation in plasma, as well as the influence of the working environment and working status on such process, will also be studied. The effects of negatively charged particles in the coupling model will be revealed as well in order to provide theoretical support for the blackout mitigation technology by means of electron density reduction.

近年来,随着我国航天航空技术的高速发展,尤其是临近空间高超声速飞行器等新概念的提出与新技术的探索,以“动态等离子体鞘套”与电磁波相互作用为基本科学问题的研究成为本领域的热点。其中电磁波在等离子体中传播引起的粒子碰撞与能量吸收特性的研究是“动态等离子体鞘套”与电磁波相互作用研究的核心问题。动态等离子体鞘套具有高密度、强碰撞、非均匀、弱电离、非磁化等特点,且各物理参数之间存在很强的耦合关系。本项目将建立多物理因素耦合的动态等离子体鞘套参数模型,开发数值仿真程序,研究物理参数的耦合作用对电磁波在动态等离子体鞘套中传播引起的粒子碰撞与能量吸收特性的影响规律,以及工作环境与工作状态对该过程的影响。系统地揭示多物理因素耦合的动态等离子体鞘套模型中负离子含量及分布对电磁波能量吸收特性的影响规律,为基于电子吸附方式的“黑障”现象缓解技术提供理论支撑。

项目摘要

随着我国航天航空技术的高速发展,尤其是临近空间高超声速飞行器等新概念的提出与新技术的探索,以“动态等离子体鞘套”与电磁波相互作用为基本科学问题的研究成为本领域的热点。本项目建立了多物理因素耦合的动态等离子体鞘套参数模型,开发了数值仿真程序,研究了物理参数的耦合作用对电磁波在动态等离子体鞘套中传播引起的粒子碰撞与能量吸收特性的影响规律,以及工作环境与工作状态对该过程的影响。针对常用微波频率和航天器表面产生的亚波长强碰撞等离子体,建立了可以计算通讯电磁波在亚波长等离子体薄层中传播的物理模型,并采用微分薄层法对模型进行数值求解,获得了亚波长等离子体中目标电磁波的透射特性及传播规律,相关研究成果可为再入航天器通讯“黑障”现象研究提供理论基础。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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