时变等离子体目标的电磁散射特性及相关并行算法的研究

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1、UDC墨5垒』鱼5里@密级公五江．濠大擎硕士学位论文时变等离子体目标的电磁散射特性及相关并行算法的研究Researchofscatteringcharacteristicsfortime-varyingplasmatargetanditsrelatedparallelalgorithms指导教师扬到霞申请学位级别王堂亟±专业名称电磁扬与邀遗撞苤论文提交日期2Q】垒生垒县论文答辩日期至Q】垒生鱼旦学位授予单位和日期————答辩委员会主席评阅人2014年6月学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留

2、、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权江苏大学可以将本学位论文的全部内容或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于学位论文作者签名：保密口，在年解密后适用本授权书。不保密团。泊舟擘●导师签名：签字日期：西r牛年6月7日签字日期：矧拜易月夕目独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的内容以外，本论文不包含任何

3、其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：加降年6月7目江苏大学硕士学位论文摘要目前，等离子体的电磁特性研究是一热门的课题，尤其是其在军事目标隐身领域的研究正越来越受到世界各国的重视。然而，就现实生活中的等离子体而言，其频率具有随着时间发生改变的特点。因此，相对于非时变等离子体，对时变等离子体电磁特性的研究具有更加重要的现实意义和更为广阔的应用前景。除此以外，随着实际工程中计算目标

4、的电尺寸的逐渐增大，单个计算机所拥有的处理器、内存等计算资源已经很难达到实际科研和工程的需求。相对于传统的串行算法，并行算法能够利用多个处理器或计算机来对同一个目标进行计算。因此，将并行系统应用于对电大尺寸目标的计算，是解决上述问题的可能手段之一。论文对适用于时变等离子体的时域有限差分(FDTD)算法进行了推导，并将该方法运用到对时变等离子目标的电磁散射特性的研究之中，得到了相关结论。同时，论文还对基于MPI并行平台的适用于等离子体介质的并行FDTD算法进行了一定的探讨。首先从数值计算的角度出发，提出了适用于

5、三维时变等离子体目标的FDTD算法。随后，利用模式匹配方法和退化验证方法分别对迭代式的正确性和相关边界的正确性进行了验证。论文中，对时变等离子体球、涂覆时变等离子体介质的金属球以及时变等离子体介质涂覆在战斧式巡航导弹等模型的雷达散射截面(RCS)进行了仿真计算，其RCS表明，等离子体频率的时变特性对其电磁散射特性存在影响。基于MPI并行平台的FDTD算法，提出了增加通信范围的方法来解决适用于等离子体介质的FDTD并行算法中的数据传递问题。随后，利用此并行FDTD算法对目标的电磁散射特性进行仿真计算，并将所获得

6、的仿真计算结果与和串行算法的仿真结果进行了比较，从而验证了基于MPI并行平台的FDTD算法的正确性。同时，通过串行算法和并行算法的耗时等参数的比较得出了其并行计算效率。除此以外，论文中还对带有时变等离子体的机翼的模型进行了仿真计算，并对该模型的散射特性进行了研究。关键词：时变等离子体，时域有限差分算法，雷达散射截面，并行算法江苏大学硕士学位论文ABSTRACTAtpresent，thestudyofelectromagneticcharacteristicofplasma，especiallyitsappli

7、cationinmilitarystealthfield，isahotpoint．However，thefrequencyofplasmavarieswithtimeinthepracticalapplication．Thus，thestudyoftime-varyingplasma，butnotthestudyofinvariantplasmahasgreaterpracticalsignificancesandbroaderap—plieations．Moreover,thecomputationalre

8、sourcessuchasCPUandRAMofasinglecomputerarefarfromenoughwhenfacingtheenlargingelectricscaleofobjectinscientificresearchandpracticalprojects．Comparedwithtraditionalserialalgorffhm，parallelalgorithmcanall