太赫茲與等離子體作用仿真計(jì)算.pdf

1、超高聲速飛行器（彈頭，飛行器，返回艙等）在返回地球表面的過程中，由于飛行器的速度高達(dá)數(shù)十個(gè)馬赫，飛行器在進(jìn)入大氣層時(shí)會(huì)與飛行器周圍空氣劇烈摩擦，產(chǎn)生高溫高壓，導(dǎo)致周圍空氣電離成等離子體態(tài)，在飛行器周圍產(chǎn)生一層等離子體鞘套。而等離子體鞘套吸收反射電磁波的能量，并對(duì)電磁波產(chǎn)生多普勒頻移和相移，使飛行器在再入段與地面系統(tǒng)的通信、定位、以及導(dǎo)航信號(hào)丟失，這就是黑障現(xiàn)象。黑障現(xiàn)象嚴(yán)重的威脅了飛行器飛行任務(wù)的完成與宇航員的安全。
　　由于太赫

2、茲波既具有光波又具有電磁波的特點(diǎn)，太赫茲波能有效地用在光波和電磁波無法實(shí)現(xiàn)的功能。理論證明，太赫茲波能有效地克服由于等離子體產(chǎn)生的黑障現(xiàn)象。本文從兩方面著手來研究飛行器表面等離子體鞘套對(duì)通訊電波的相互作用。首先，利用用于流場(chǎng)仿真的商用軟件CFD-FASTRAN，根據(jù)三維化學(xué)非平衡流動(dòng)Navier-Stokes控制方程仿真計(jì)算模擬聯(lián)盟號(hào)飛船周圍等離子體流場(chǎng)的分布情況，得到飛船周圍等離子，體鞘套的電子密度云圖，壓強(qiáng)云圖，溫度云圖，碰撞頻率云

3、圖，以便于我們對(duì)等離子體流場(chǎng)有一個(gè)整體了解和掌握。然后，找到等離子體電子密度最小的部位，為安裝通信天線提供理論依據(jù)。
　　最后，本文對(duì)通信電波在等離子體中的傳播特性進(jìn)行了理論研究，對(duì)電磁波在等離子體中傳播的Z變換時(shí)域有限差分方法進(jìn)行了理論公式推導(dǎo)，然后利用Z變換時(shí)域有限差分法對(duì)太赫茲波在等離子體的中的功率反射系數(shù)，功率透射系數(shù)隨工作電波頻率，碰撞頻率，等離子體電子密度，等離子體厚度的變化情況分別進(jìn)行了數(shù)值仿真和解釋。分別從仿真的角