作者单位
摘要
1 中物院高性能数值模拟软件中心,北京 100088
2 北京应用物理与计算数学研究所,北京 100088
3 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
面向核电磁脉冲等强电磁环境下复合材料壳体平台的电磁环境效应分析需求,根据Maxwell-Ampere定理的积分形式,分析得到了时域有限差分方法在处理弱导电薄层介质材料参数时的等效计算方法,即当介质等效波长远大于模型厚度时,可将薄层模型适当增厚,同时等比例减小其电导率,参数等效前后模型的电磁耦合特性基本相同。该方法通过等效增厚薄层材料从而实现增大空间离散步长,减少网格量的目的,不需要改变传统时域有限差分方法的时间步进格式,不会破坏计算的稳定性。无限大有耗介质薄板、薄层球体、含薄层壳体无人机电磁耦合等算例表明,在包含毫米级厚度弱导电介质薄层壳体平台的核电磁脉冲耦合模拟中,该方法具有较好的适用性。
弱导电介质 薄层材料 时域有限差分方法 电磁耦合 等效计算 weakly conducting thin layer finite difference time domain electromagnetic coupling equivalent calculation 
强激光与粒子束
2024, 36(4): 043026
作者单位
摘要
1 中国工程物理研究院 高性能数值模拟软件中心, 北京100088
2 北京应用物理与计算数学研究所, 北京100088
针对接收机射频前端在电磁脉冲环境作用下的电磁损伤过程模拟问题,以超短波接收机为具体研究对象,基于超外差式接收机电路功能模型,采用Verilog-a和SPICE网表联合建模方法,建立了射频前端低噪声放大器(LNA)电磁脉冲效应仿真模型(Extended LNA Model),并通过S参数仿真和瞬态仿真验证了LNA电磁脉冲效应模型具备正常功能仿真能力;为验证该模型的电磁脉冲损伤模拟能力,以标准电磁脉冲波形作为激励,以偶极子天线作为简化的天线前门耦合通道,在不同强度电磁脉冲作用下,接收机中频电路信号输出表现出了无影响、干扰、损毁的电磁脉冲效应过程,说明了建模方法的有效性;最后以EMP-天线耦合电压峰值作为阈值指标,分析得到了超短波接收机不同电磁脉冲效应等级对应的电压峰值阈值数据。
电磁脉冲效应 射频前端 低噪声放大器 高空电磁脉冲 electromagnetic pulse effect RF front-end low-noise amplifier high-altitude electromagnetic pulse 
强激光与粒子束
2021, 33(12): 123016
作者单位
摘要
1 中物院高性能数值模拟软件中心, 北京 100088
2 北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100088
3 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
强电磁脉冲环境下的平台-机载天线一体化耦合计算属于典型多尺度时域电磁计算问题,采用传统的FDTD方法数值模拟时,由于精细结构的存在导致网格量巨大,计算效率低下。介绍了一种将非均匀FDTD方法与细导线FDTD方法以及多网格集总元件FDTD方法相结合的时域混合方法,能够有效降低计算开销,结合并行计算技术,快速计算得到天线端口上耦合产生的瞬态电压和电流响应,并将该方法成功应用于无人机平台-天线一体化前门耦合数值模拟中。
强电磁脉冲 电磁环境效应 平台-机载天线一体化数值模拟 细导线 集总元件 electromagnetic pulse electromagnetic environmental effect platform antenna integrated coupling thin wire lumped element 
强激光与粒子束
2021, 33(12): 123017
作者单位
摘要
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
钟龙权 1,2,*赵刚 1,2马弘舸 1,2鲍献丰 1,3,4[ ... ]吴欢成 2,3
作者单位
摘要
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
作者单位
摘要
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
作者单位
摘要
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
鲍献丰 1,2,*李瀚宇 2,3周海京 2,3
作者单位
摘要
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
作者单位
摘要
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 
强激光与粒子束
2013, 25(1): 77

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