【技术实现步骤摘要】
分析高功率微波气体击穿过程中相频特性的数值仿真方法
本专利技术属于涉及多物理场的电磁特性仿真技术，特别是一种分析高功率微波气体击穿过程中相频特性的数值仿真方法。
技术介绍
随着高功率微波源技术的不断成熟，其功率不断提高，辐射电场越来越接近背景气体如气体(日常工作环境下常见的气体介质)、氩气(常用击穿实验分析的阈值较低的惰性气体)、六氟化硫(电绝缘保护气体出于环保原因已较少使用)的击穿阈值。当高功率微波经过气体媒质传播时，一旦电场大于击穿阈值，将加速气体中的种子电子与中性粒子发生雪崩式碰撞电离，当电子浓度急剧上升到一定条件时，引起气体击穿。由此引发的一系列多物理场、强耦合、非线性数学问题与物理现象对电子设备、微波器件以至于通信系统产生不可忽视的影响，在此过程中，产生的不均匀电子层会对微波信息的传输造成影响，因此对微波击穿引起相位改变的研究对系统的工作有重要意义。用数值仿真的方法研究微波击穿问题，具有突出的优势且十分必要。从科学研究的角度考虑，只有通过理论分析、数值模拟、实验诊断三者相结合的方法，才能对微波电子进行系统的...
【技术保护点】
1.一种分析高功率微波气体击穿过程中相频特性的数值仿真方法，其特征在于包括步骤如下：/n第一步，根据复杂波导结构的几何尺寸，建立研究对象的几何剖分模型，采用基于Guass-Lobatto-Legendre基函数对目标模型进行剖分，得到目标的几何信息并且设置激励源的位置信息以及施加激励源，将压力张量项、对流扩散项和洛伦兹力项考虑到方程组中，同时设定器件内部电子密度、压强、外加磁场等初始值；/n第二步，根据第一步得到的方程组，采用时域谱元法对方程组当中的电参数和电子参数利用基函数进行展开，基函数选用Guass-Lobatto-Legendre基函数，之后带入偏微分方程组，再利用...
【技术特征摘要】
1.一种分析高功率微波气体击穿过程中相频特性的数值仿真方法，其特征在于包括步骤如下：
第一步，根据复杂波导结构的几何尺寸，建立研究对象的几何剖分模型，采用基于Guass-Lobatto-Legendre基函数对目标模型进行剖分，得到目标的几何信息并且设置激励源的位置信息以及施加激励源，将压力张量项、对流扩散项和洛伦兹力项考虑到方程组中，同时设定器件内部电子密度、压强、外加磁场等初始值；
第二步，根据第一步得到的方程组，采用时域谱元法对方程组当中的电参数和电子参数利用基函数进行展开，基函数选用Guass-Lobatto-Legendre基函数，之后带入偏微分方程组，再利用基函数对作为加权函数对方程组进行测试，得到半离散格式，最后对时间项采用中心差分格式，最终将一组非线性、强耦合的偏微分方程组转化为线性代数方程组；
第三步，计算输运系数后，对当前时刻的方程组进行求解，得到空间各节点处的电场强度、磁场强度、电子速度、电子密度、平均电子能量，判断此时是否到达预设时间，达到则跳至第五步，没有则跳至第四步；
第四步，根据第三步求出的参数，更新压力项参数和输运系数，之后跳至第三步；
第五步，到达预设时间后，得到不同厚度的等离子体层，根据色散媒质的定义可以得到其相对介电常数；经过公式处理，得到不同频率的微波在通过等离子体层时的相位变化，完成对不均匀等离子体分布的相频特性分析，结合等离子体对微波幅度的衰减效果，为解信号通过等离子体区域时的变化提供参考。
2.根据权利要求1所述一种分析高功率微波气体击穿过程中相频特性的数值仿真方法，其特征在于：第一步中，考虑上由平均电子能量和电子密度、速度计算得到的电子之间的压力作用：
3.根据权利要求1所述的分析高功率微波气体击穿过程中相频特性的数值仿真方法，其特征在于：第一步中，考虑上等离子体间的扩散作用：
4.根据权利要求1所述的分析高功率微波气体击穿过程中相频特性的数值仿真方法，其特征在于：第一步中，考虑上洛伦兹力对电子运动状态的影响：u×B。
5.根据权利要求1所述的分析高功率微波气体击穿过程中相频特性的数值仿真方法，其特征在于：在微波击穿产生的多种粒子中，电子质量要远小于其他粒子，并且传导电流主要由电子产生J＝nqu，因此流体方程可以电子流体方程代替。
6.根据权利要求1所述的分析高功率微波气体击穿过程中相频特性的数值仿真方法，其特征在于：麦克斯韦方程与...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁大志，陈如山，樊振宏，包华广，王林，张天成，李晓阳，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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