强激光与粒子束
2024, 36(4): 043026
强激光与粒子束
2021, 33(12): 123016
强激光与粒子束
2021, 33(12): 123017
1 中物院高性能数值模拟软件中心, 北京 100088
2 中国工程物理研究院 复杂电磁环境科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
3 北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100094
电磁脉冲区域传播数值模拟是电磁环境效应分析的重要环节, 面临空间尺度巨大、多辐射源、复杂地貌等技术挑战。本文介绍了三维时域全波电磁模拟并行软件JEMS-FDTD的研制进展。在大规模并行计算FDTD方法的基础上结合自适应网格技术, 研制了一种适应于大区域电磁脉冲传播的高效时域全波计算方法。并基于该技术实现了千km2级城市电磁脉冲区域传播的数值模拟, 获取了全空间的时域电磁场信息, 验证了软件在电磁脉冲区域传播仿真应用中的可行性。
时域有限差分方法 电磁脉冲 区域传播 自适应网格 数值模拟 FDTD EMP regional propagation adaptive mesh refinement numerical simulation 强激光与粒子束
2019, 31(10): 103213
1 中国工程物理研究院复杂电磁环境重点实验室,四川 绵阳621999
2 中国工程物理研究院应用电子学研究所,四川 绵阳621999
3 中国工程物理研究院高性能数值模拟软件中心,北京 100088
4 北京应用物理与计算数学研究所,北京 100094
高强度辐射场(HIRF)防护逐渐受到重视,并成为飞机设计和机载设备装机的必要条件。其中,整机HIRF电磁耦合仿真及低电平耦合测试验证是飞机HIRF安全性验证的最重要途径。数值模拟中为节约计算资源,采用了平面波/球面波、归一化输入等理想条件。介绍了与仿真条件可比拟的验证测试方案设计过程,包括测试系统组成、测试参数选择及测试条件设置;并阐述了保证测试准确性前提下收发系统的自动化测试策略及实现。实验表明,该测试系统及方案有效满足了整机HIRF仿真的验证测试需求,仪器控制及测试自动化大大提高了验证测试效率。
校验测试 方案设计 测试自动化 高强辐射场 整机级 verification test planning test automation High Intensity Radiation Field aircraft-level 太赫兹科学与电子信息学报
2018, 16(6): 1033
1 中物院高性能数值模拟软件中心, 北京 100088
2 中国工程物理研究院 复杂电磁环境重点实验室, 四川 绵阳 621900
3 北京卫星制造厂, 北京 100094
4 北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100094
将一等效薄片模型嵌入到时域有限差分算法(FDTD)中, 以快速而有效地解决复合材料薄片在电磁计算中的多尺度问题。在该嵌入式薄片模型中, 薄片不需要被剖分网格, 而是被嵌入到相邻的网格间, 从而可以使用相对较大的网格剖分周围物体, 进而可节省大量的计算资源。在这一模型中, 薄片被等效为一段传输线, 并用其频域的导纳矩阵代替。使用数字滤波器理论以及逆Z变换可将频域的导纳矩阵转换到时域, 并将其嵌入到时域有限差分算法中。该嵌入式薄片模型被用来计算一单层碳纤维复合材料薄片的反射以及透射性能, 并与其解析解进行对比, 从而验证该模型的准确性、收敛性以及高效性。该模型被用来计算三种具有不同电参数的单层碳纤维复合材料薄片的屏蔽性能, 以研究各电参数对其屏蔽性能的影响。
嵌入式薄片模型 碳纤维复合材料 屏蔽性能 时域有限差分算法 embedded thin film model carbon fiber composite material shielding performance finite difference time domain method 强激光与粒子束
2017, 29(12): 123203
1 中物院高性能数值模拟软件中心, 北京 100088
2 中国工程物理研究院 复杂电磁环境科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
3 北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100094
4 中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 四川 绵阳 621900
高强辐射场防护逐渐受到重视,并成为飞机设计和机载设备装机的必要条件。将自主研发的大规模并行三维时域全波电磁模拟软件JEMS-FDTD应用于飞机高强辐射场(HIRF)仿真。数值模拟中为保证计算精度,采用了非均匀网格及共形网格技术。根据实验条件,平面波近似与实验条件差异较大,需考虑天线近场效应,故构建了球面波等效源。给出了平面波近似及球面波近似下的仿真结果与实验结果的对比,结果显示,球面波近似与实验结果更加吻合。在完成数值模拟的基础上,采用PFC方法对仿真结果与实验结果的吻合度进行了评估,评估等级与欧盟HIRF-SE项目定级相当。
域有限差分方法 高强辐射场 球面波 近场效应 FDTD high intensity radiation field spherical wave near field effect 强激光与粒子束
2017, 29(10): 103204
1 中物院高性能数值模拟软件中心, 北京 100088
2 中国工程物理研究院 复杂电磁环境重点实验室, 四川 绵阳 621900
3 北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100094
复杂电磁环境的研究包括多方面内容,其中飞行器的电磁环境效应研究受到了较多的关注。随着计算机技术的飞速发展,利用数值模拟技术获得飞行器电磁特性已经成为飞行器电磁环境效应研究的一个重要手段。我们将自主研发的大规模并行三维时域全波电磁模拟软件JEMS-FDTD应用于运输机整机电磁特性仿真,计算并分析了飞机的电磁耦合散射特性,获得了飞行器在电磁脉冲照射下的时域/频域、近场/远场等电磁信息。计算中为保证精度采用了非均匀以及高阶FDTD计算技术。
数值模拟 时域有限差分方法 并行计算 非均匀 高阶方法 numerical simulation FDTD parallel computation non-uniform high order methods 强激光与粒子束
2015, 27(10): 103217
1 中国工程物理研究院 研究生部, 北京 100088
2 北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100088
利用传输矩阵法对太赫兹自由电子激光光腔光子晶体镜进行了模拟设计,中心波段在1~3 THz。对光腔镜的光子晶体结构参数如介质厚度、层数、折射率与反射率的关系等进行了研究,并给出了一维光子晶体用于高反镜的设计方法。通过对耦合输出镜光子晶体中引入缺陷层情况的数值模拟,发现通过对缺陷层的调节设计,可以实现耦合输出率的可调谐;并给出了可用于THz 自由电子激光光腔耦合输出镜的调节方法。通过对介质层厚度的调节设计,可以实现反射光谱的整体移动,从而实现宽谱可调谐,扩大了高反镜及耦合输出镜的调节范围。
自由电子激光器 光腔 太赫兹 光子晶体 可调谐 free electron laser optical resonator terahertz photonic crystal dynamically tunable