[发明专利]高超声速湍流中电磁波传播仿真方法

摘要

本发明公开一种高超声速湍流中电磁波传播仿真方法，主要解决现有技术不能得出高超声速湍流折射率起伏功率谱且不能对电磁波经过相位屏后的衍射场和平均衍射强度进行仿真的问题。其实现步骤是：根据高超声速湍流中的分形理论及非kolmogorov功率谱，求解高超声速湍流折射率起伏功率谱，并将其转化为含有折射率起伏方差和外尺度两个参量形式；利用带限分形函数模拟高超声速湍流折射率起伏函数，求解分形相位屏后的衍射场和平均衍射强度；最后对平均衍射强度分布曲线进行仿真。本发明弥补了高超声速湍流折射率起伏功率谱的空缺，使分形相位屏方法不再局限于大气湍流的研究领域，可用来计算高超声速湍流中分形相位屏对电磁波的衍射。

主权项

1.高超声速湍流中电磁波传播仿真方法，包括步骤如下：(1)根据高超声速湍流中的分形特征参量和分形布朗运动理论，以及非kolmogorov湍流功率谱的普遍形式，求解高超声速湍流满足的折射率起伏功率谱Vn(κ)，并将此功率谱转化为含有折射率起伏方差和湍流外尺度两个参量，得到含有折射率起伏方差和湍流外尺度两个参量的折射率起伏功率谱Vn′(κ)；(2)利用一维带限Weierstrass分形函数W(x)乘以常数P₁来模拟高超声速湍流的折射率起伏函数n₁(x)，并利用折射率起伏函数n₁(x)推导高超声速湍流满足的折射率起伏功率谱(3)令得到常数P₁的值，确定折射率起伏函数n₁(x)的表达式n₁(x)＝P₁·W(x)；(4)根据折射率起伏函数n₁(x)，利用分形相位屏算法求解分形相位屏处的场(5)根据分形相位屏处的场求解分形相位屏后的衍射场和平均衍射强度其中，i表示纯虚数，k′表示波数，是矩形调制函数，是格林函数，*表示复共轭，＜＞表示系宗平均；(6)以观测点与yoz坐标平面的距离x为横坐标，以平均衍射强度为纵坐标，对高超声速湍流中分形相位屏后的平均衍射强度进行仿真，得出平均衍射强度的分布曲线，通过此分布曲线得出高超声速湍流微结构对电磁波传播的影响规律。