[发明专利]一种基于自洽迭代的电磁脉冲计算方法及系统

权利要求书

1.一种基于自洽迭代的电磁脉冲计算方法，其特征在于，包括：

基于高空电磁脉冲产生和电磁脉冲环境构建模型，包括康普顿电流模型、空气电导率模型及空间电磁场模型，并分析康普顿电流模型、空气电导率模型及空间电磁场模型中对应的模型关键参数之间的自洽关系；

基于模型关键参数之间的自洽关系，采用迭代自洽方法进行计算：

结合康普顿电流模型、空气电导率模型及空间电磁场模型，给定初始条件并分别求解第1次的康普顿电流J₁和空气电导率σ₁；基于第1次的康普顿电流J₁和空气电导率σ₁，求解第2次的电场E₂和磁场B₂；

基于第2次的电场E₂和磁场B₂，利用康普顿电子和电磁场之间的耦合作用，得到第2次的康普顿电流J₂和空气电导率σ₂；基于相同的方法进行第k次迭代计算求解第k次的电场E_k和磁场B_k，进而得到第k次的康普顿电流J_k和空气电导率σ_k；k＞2；基于第k次的康普顿电流J_k和空气电导率σ_k，得到第k+1次的电场E_k+1和磁场B_k+1；

计算k+1次迭代与k次迭代得到的电场之间的误差；

将满足要求的误差对应的k+1次迭代的电场E_k+1作为电磁脉冲计算结果输出。

2.根据权利要求1所述的一种基于自洽迭代的电磁脉冲计算方法，其特征在于，所述康普顿电流模型的构建过程包括：

康普顿电流模型是由康普顿反冲电子产生，通过对康普顿反冲电子积分计算，方法为：

其中，J为康普顿电流，f是瞬发伽马射线的时间分布，e是单个康普顿电子的电量，W_i是康普顿电子随速度的重量，τ＝t-r/c为延迟时间系统，t为延迟时间，r为延迟时间对应的距离，c为光速，t_life为康普顿电子的速度降为零之前的时间，τ′＝-t′为辅助参数，r′和t′为康普顿电子产生的距离和时间，v_p(τ′)是在距离r′和时间t′产生的康普顿电子速度，η为倾角因子，且满足：

式中，f(W)由潜在的碰撞过程给出，E是康普顿电子的能量，m为电子质量；v_p为康普顿电子速度；

康普顿反冲电子速度v_p是通过动量方程计算：

式中，γ是相对论因子，m是电子质量，W是动能；g(W)是在空气中移动时的能量损失，由Bethe公式计算；B为磁场，B_e为背景地磁场。

3.根据权利要求1所述的一种基于自洽迭代的电磁脉冲计算方法，其特征在于，所述空气电导率模型为：

σ＝n_eseμ_e

式中，σ为空气电导率，n_es为次级电子的数密度，μ_e为迁移率，次级电子的数密度n_es由一组微分方程计算，包括次级电子的产生率S，其由康普顿反冲电子动能损失确定，具体为：

式中，f是瞬发伽马射线的时间分布，e是单个康普顿电子的电量，W_i是康普顿电子随速度的重量，τ为延迟时间系统，t为延迟时间，r为延迟时间对应的距离，c为光速，t_life为康普顿电子的速度降为零之前的时间，τ′＝t-t′为辅助参数，v_p(τ′)是在距离r′和时间t′产生的康普顿电子速度。

4.根据权利要求1所述的一种基于自洽迭代的电磁脉冲计算方法，其特征在于，所述空间电磁场模型为：

式中，是求偏导数，B_θ、和B_r是球坐标系内的磁场值，和E_θ是球坐标系内的电场值，c为光速，r为延迟时间对应的距离。