留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

弱电离高超声速流场对太赫兹波传播影响

田媛 韩一平 牛化恒 雷园

田媛, 韩一平, 牛化恒, 雷园. 弱电离高超声速流场对太赫兹波传播影响[J]. 红外与激光工程, 2015, 44(12): 3690-3695.
引用本文: 田媛, 韩一平, 牛化恒, 雷园. 弱电离高超声速流场对太赫兹波传播影响[J]. 红外与激光工程, 2015, 44(12): 3690-3695.
Tian Yuan, Han Yiping, Niu Huaheng, Lei Yuan. Effects of weakly ionized hypersonic flow on propagation of terahertz wave[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015, 44(12): 3690-3695.
Citation: Tian Yuan, Han Yiping, Niu Huaheng, Lei Yuan. Effects of weakly ionized hypersonic flow on propagation of terahertz wave[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015, 44(12): 3690-3695.

弱电离高超声速流场对太赫兹波传播影响

详细信息
    作者简介:

    田媛(1987-),女,博士生,主要从事计算流体力学和电磁波与等离子体相互作用方面的研究。Email:ttyyuann@gmail.com

  • 中图分类号: O53;V19

Effects of weakly ionized hypersonic flow on propagation of terahertz wave

  • 摘要: 在再入飞行过程中生成的等离子体鞘套对电磁波传播的影响引起了很多的关注。包覆飞行器的等离子体鞘套通常为一团弱电离的气体。等离子体鞘套的存在会影响飞行器与地面间的通信,甚至带来通讯黑障问题。为了解决这一问题,进行了大量的研究并提出提高电磁波频率可以成为一种解决方式。随着可以生成高强度太赫兹源的设备出现,电磁波与等离子体间相互作用在微波波段的研究局限被打破,高频率的太赫兹波与等离子体间的相互作用也引起了更多关注。通过计算流体力学方法对包覆飞行器的热力学和化学动力学非平衡流体进行数值计算可以得到包覆高超声速飞行器的流场分布, 以此可以得到等离子体鞘套的电磁特性。通过数值计算得到四种飞行场景下的等离子体鞘套,并分析了不同传播路径下太赫兹波与等离子体鞘套的相互作用,结果表明:当飞行高度较低,鞘套等离子体密度较大时,太赫兹波具有穿过等离子体鞘套的能力,可以为通讯黑障问题的解决提供理论支持。
  • [1]
    [2] Friel P, Rosenbaum B. Propagation of electromagnetic waves through reentry-induced plasmas[J]. Advances in the Astronautical Sciences, 1963, 11: 399.
    [3] Kundrapu M, Loverich J, Beckwith K, et al. Modeling radio communication blackout and blackout mitigation in hypersonic vehicles[J]. Eprint Arxiv, 2014.
    [4]
    [5]
    [6] Belov I F, Borovoy V Y, Gorelov V A, et al. Investigation of remote antenna assembly for radio communication with reentry vehicle[J]. Journal of Spacecraft and Rockets, 2001, 38: 249-256.
    [7]
    [8] Gao R, Yuan C, Wang Y, et al. The terahertz characteristics of a sandwich type microplasma structure[J]. Journal of Applied Physics, 2013, 114: 123302-1-123302-5.
    [9] Zheng L, Zhao Q, Liu S, et al. Theoretical and experimental studies of terahertz wave propagation in unmagnetized plasma[J]. Journal of Infrared Millimeter Terahertz Waves, 2014, 35: 187-197.
    [10]
    [11]
    [12] Liu Y, Deng L, Yang Z Z, et al. Terahertz wave propagation in a uniform plasmas[J]. Natural Science Journal of Xiangtan University, 2013.
    [13]
    [14] Tian Y, Han Y, Ling Y, et al. Propagation of terahertz electromagnetic wave in plasma with inhomogeneous collision frequency[J]. Physics of Plasmas, 2014, 21(2): 023301.
    [15] Scalabrin L C, Boyd I D. Numerical simulation of weakly ionized hypersonic flow for reentry configurations[C]//9th AIAA/ASME Joint Thermophysics and Heat Transfer Conference, 2006.
    [16]
    [17]
    [18] Heald M A, Wharton B. Plasma Diagnostics with Microwaves[M]. New York: Krieger Publication, 1978: 23.
    [19] Laroussi M, Reece Roth J. Numerical calculation of the reflection, absorption, and transmission of microwaves by a nonuniform plasma slab[J]. Plasma Science, IEEE Transactions on, 1993, 21: 366-372.
  • [1] 王谦豪, 杨小君, 温文龙, 赵华龙, 李益.  飞秒激光微加工中诱导空气等离子体的超快观测研究 . 红外与激光工程, 2023, 52(11): 20230158-1-20230158-11. doi: 10.3788/IRLA20230158
    [2] 刘蒙, 张伟科, 黄立, 胡磊, 苏伟, 许单洁, 李勋龙.  高超声速飞行器红外波段及窗口选择(特邀) . 红外与激光工程, 2022, 51(4): 20220161-1-20220161-7. doi: 10.3788/IRLA20220161
    [3] 赵骥, 杜晓琳, 聂秀丽, 焦美, 李燕, 张亮亮, 张存林.  飞秒等离子体间非线性作用对超高频电磁波影响的研究 . 红外与激光工程, 2021, 50(5): 20210108-1-20210108-7. doi: 10.3788/IRLA20210108
    [4] 李钱陶, 李定, 王潺, 熊长新, 杨长城.  Ta2O5/Al2O3激光陀螺反射镜等离子体环境稳定性研究 . 红外与激光工程, 2020, 49(S1): 20200064-20200064. doi: 10.3788/IRLA20200064
    [5] 李一涵, 胡海洋, 王强.  高超声速飞行器红外探测窗口辐射透射特性研究 . 红外与激光工程, 2020, 49(4): 0404002-0404002-7. doi: 10.3788/IRLA202049.0404002
    [6] 徐思宇, 张兆健, 何新, 韩云鑫, 张晶晶, 黄杰, 陈丁博, 杨俊波.  基于金属-绝缘体-金属波导耦合纳米腔的等离子体三波分复用结构 . 红外与激光工程, 2019, 48(2): 221001-0221001(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0221001
    [7] 刘潇明, 赵长明, 张子龙.  高超声速目标相干双频激光雷达探测技术 . 红外与激光工程, 2019, 48(11): 1105005-1105005(7). doi: 10.3788/IRLA201948.1105005
    [8] 赵骥, 赵晓凡, 张亮亮, 张存林.  飞秒激光的等离子体吸收太赫兹特性研究 . 红外与激光工程, 2018, 47(10): 1025001-1025001(6). doi: 10.3788/IRLA201847.1025001
    [9] 王启超, 汪家春, 赵大鹏, 陈宗胜, 董海龙, 时家明.  碳类烟幕材料对太赫兹波的衰减特性 . 红外与激光工程, 2017, 46(5): 525001-0525001(5). doi: 10.3788/IRLA201746.0525001
    [10] 郑直, 聂万胜, 张政, 李金龙, 周思引.  脉冲等离子体对超燃凹腔燃料喷流的影响 . 红外与激光工程, 2017, 46(2): 239005-0239005(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0239005
    [11] 李明, 祝智伟, 杨彦广, 谢爱民.  双光程纹影在高超声速流场显示中的应用 . 红外与激光工程, 2017, 46(2): 211001-0211001(5). doi: 10.3788/IRLA201746.0211001
    [12] 王花, 孙晓红, 王真, 齐永乐, 王毅乐.  太赫兹波超材料吸波体的特性分析 . 红外与激光工程, 2016, 45(12): 1225003-1225003(5). doi: 10.3788/IRLA201645.1225003
    [13] 杨晶, 赵佳宇, 郭兰军, 刘伟伟.  超快激光成丝产生太赫兹波的研究 . 红外与激光工程, 2015, 44(3): 996-1007.
    [14] 王亚辉, 王强, 张伯川, 周斌, 肖利平, 徐力.  高超声速飞行器红外窗口热辐射特性试验 . 红外与激光工程, 2015, 44(6): 1716-1720.
    [15] 陈世和, 陆继东, 董璇, 潘凤萍, 张曦, 姚顺春, 李军.  不同激光参数下煤粉颗粒流等离子体特性分析 . 红外与激光工程, 2014, 43(1): 113-118.
    [16] 王殿恺, 洪延姬, 李倩, 叶继飞.  高超声速波系结构的彩色纹影显示技术 . 红外与激光工程, 2014, 43(6): 1710-1714.
    [17] 李忠洋, 李继武, 邴丕彬, 徐德刚, 姚建铨.  表面出射太赫兹波参量振荡器的设计与增强输出 . 红外与激光工程, 2013, 42(4): 935-939.
    [18] 王豆豆, 王丽莉.  低损耗传输太赫兹波的Topas多孔纤维设计 . 红外与激光工程, 2013, 42(9): 2409-2413.
    [19] 吴杰, 廖光, 毛宏霞, 朱希娟, 董雁冰.  高超声速流场中CO2的红外辐射研究 . 红外与激光工程, 2013, 42(5): 1113-1116.
    [20] 王亚辉, 王强, 高磊, 肖力平, 徐力.  高超声速飞行器气动热辐射特性 . 红外与激光工程, 2013, 42(6): 1399-1403.
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  452
  • HTML全文浏览量:  82
  • PDF下载量:  152
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2015-04-20
  • 修回日期:  2015-05-21
  • 刊出日期:  2015-12-25

弱电离高超声速流场对太赫兹波传播影响

    作者简介:

    田媛(1987-),女,博士生,主要从事计算流体力学和电磁波与等离子体相互作用方面的研究。Email:ttyyuann@gmail.com

  • 中图分类号: O53;V19

摘要: 在再入飞行过程中生成的等离子体鞘套对电磁波传播的影响引起了很多的关注。包覆飞行器的等离子体鞘套通常为一团弱电离的气体。等离子体鞘套的存在会影响飞行器与地面间的通信,甚至带来通讯黑障问题。为了解决这一问题,进行了大量的研究并提出提高电磁波频率可以成为一种解决方式。随着可以生成高强度太赫兹源的设备出现,电磁波与等离子体间相互作用在微波波段的研究局限被打破,高频率的太赫兹波与等离子体间的相互作用也引起了更多关注。通过计算流体力学方法对包覆飞行器的热力学和化学动力学非平衡流体进行数值计算可以得到包覆高超声速飞行器的流场分布, 以此可以得到等离子体鞘套的电磁特性。通过数值计算得到四种飞行场景下的等离子体鞘套,并分析了不同传播路径下太赫兹波与等离子体鞘套的相互作用,结果表明:当飞行高度较低,鞘套等离子体密度较大时,太赫兹波具有穿过等离子体鞘套的能力,可以为通讯黑障问题的解决提供理论支持。

English Abstract

参考文献 (19)

目录

    /

    返回文章
    返回