一种各向异性高超声速等离子体湍流中高斯波束的传播特性计算方法技术

本发明专利技术涉及一种各向异性高超声速等离子体湍流中高斯波束的传播特性计算方法，根据各向异性等离子体湍流折射率起伏功率谱及Rytov近似理论，求解各向异性等离子体湍流中高斯波束的长期波束展宽和闪烁指数，引入了两个各向异性因子来参数化湍流单元在水平与垂直方向上的各向异性特性，对长期波束展宽和闪烁指数进行仿真并最终获取各向异性高超声速等离子体湍流中高斯波束的传播特性数据。该各向异性高超声速等离子体湍流中高斯波束的传播特性计算方法，弥补了各向异性高超声速等离子体湍流中高斯波束传播特性的不足，使高超声速等离子体湍流中的波传播问题不仅仅基于各向同性，为后续等离子体湍流中的电磁波传播问题提供理论基础。理论基础。理论基础。

【技术实现步骤摘要】
一种各向异性高超声速等离子体湍流中高斯波束的传播特性计算方法


[0001]本专利技术属于电磁波
，具体涉及一种各向异性高超声速等离子 体湍流中高斯波束的传播特性计算方法。

技术介绍

[0002]多年来，随着航空航天工程和军事国防在各国中的地位显著提升，科 学家们对高超声速飞行器的研究越来越广泛。高速飞行器的表面会形成等 离子鞘套，根据高超声速流场实验证明，等离子鞘套内部存在严重的湍流 效应，高超声速等离子体湍流会引起电磁波的振幅与波前相位的随机抖动， 导致传输信号发生畸变，对飞行器与地面的中继通信造成严重影响，引起
ꢀ“
黑障”现象。因此研究高超声速等离子体湍流与光波的相互作用机理是 十分重要的，同时也为解决“黑障”问题提供理论基础与依据。
[0003]光波在大气湍流中有诸多特性，例如光束漂移、光束扩散、到达角波 动、闪烁指数等，同样，光波在高超声速等离子体湍流中也有很多的特性。 以往很多的研究都是针对非Kolmogorov功率谱，各向异性等离子体湍流中 高斯波束的展宽和闪烁指数将填补关于各向异性等离子体湍流研究空本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种各向异性高超声速等离子体湍流中高斯波束的传播特性计算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1、获取各向异性高超声速等离子体湍流折射率起伏功率谱Φ(κ)并引入两个各向异性因子，采用两个各向异性因子对湍流单元在水平和垂直方向上的各向异性特性进行参数化，并获得含有两个各向异性因子的折射率起伏功率谱Φ(κ
x
,κ
y
)；步骤S2、基于Rytov近似理论获取湍流介质中高斯波束的长期波束展宽W
e
，计算公式为：其中，L表示光束在传播轴上传播的距离，k表示波数，Λ是波束参数，T的计算公式为：其中，ξ是归一化路径坐标，且ξ＝1
‑
z/L；步骤S3、将含有两个各向异性因子的折射率起伏功率谱Φ(κ
x
,κ
y
)进行坐标系转换计算后获得计算数据Φ(q,0)并将Φ(q,0)代入计算公式T，利用合流超几何函数U(a；c；z)，并将所求的T代入湍流介质中高斯波束的长期波束展宽计算公式，计算获得含有两个各向异性参数的长期波束展宽数据W
e
，其中，代入计算数据Φ(q,0)的计算公式T的表达式为：其中,C1＝8π2k2L，步骤S4、基于Rytov近似理论获取湍流介质中高斯波束的闪烁指数进行分解后获取径向和轴向两个积分和其中，湍流介质中高斯波束的闪烁指数以及径向、轴向两个积分的表达式分别为：以及径向、轴向两个积分的表达式分别为：
其中，ρ表示与z轴正交的平面内距波束中心的距离，Θ为波束参数，I0(x)＝J0(ix)是修正贝塞尔函数；步骤S5、将闪烁指数简化为径向和轴向两个积分和并将各向异性折射率起伏功率谱Φ(q,0)分别代入简化后的径向和轴向两个积分和中进行计算后获得计算后的闪烁指数闪烁指数的表达式为：步骤S6、基于各向异性参数ξ
x
、传输距离L、折射率起伏方差以及长期波束展宽W
e
、闪烁指数的对数构建仿真模型，获取波束展宽与闪烁指数的分布曲线，并基于波束展宽与闪烁指数的分布曲线获取各向异性高超声速等离子体湍流中高斯波束的传播特性数据。2.根据权利要求1所述的一种各向异性高超声速等离子体湍流中高斯波束的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈伟，朱国胜，杨利霞，邓晴晴，邓文哲，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：