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飞行器在大气层中快速飞行时高温会使其周围空气电离形成一层等离子鞘,这会严重阻碍飞行器与外界的通信甚至使其中断,形成黑障,严重影响飞行器的安全。国内外对如何解决“黑障”效应这一问题做了许多研究,提出了许多可能的解决办法,但到目前仍未得到彻底解决。本文研究的等离子体的三波非线性效应就是其中一种可能的解决方案。 等离子体三波非线性效应的计算主要分为频域与时域两种方法,为了方便分析非线性电流项,本文选择JEC-FDTD方法来计算电磁场,同时在C#与CUDA环境下编程实现。这种方法是基于麦克斯韦微分方程的一种时域计算方法,具有程序简单,通用性强等特点,特别适用于复杂的模型。 本文从等离子体背景下的三波非线性效应基础理论出发,阐述了等离子体的基本参数以及它满足的磁流体方程。通过基础理论的分析得出三波非线性效应的产生机理,进而对电磁波与等离子体的作用过程进行建模。随后文章对冷等离子体三波非线性效应的时域计算方法进行了具体研宄,应用JEC-FDTD方法推导出线性电流与非线性电沉,并给出了CPML边界的选择和迭代算法减少误差的方法。文章最后进行C#与CUDA编程实现,仿真等离子体非线性作用在导航测控中实际性能,包括方法有效性验证和并行计算正确性验证。同时对冷笄离子体模型进行仿真,包括泵源频率、强度以及接收机角度对信号接收的影响。 通过对等离子体三波非线性效应的原理分析及仿真研究可以看出,更高的泵源频率与功率能够增强非线性效应,为三波非线性效应解决“黑障”问题提供了一定的理论依据。