【摘要】：超材料是一類具有自然界常規(guī)材料所不具備的特殊性質(zhì)的人工復(fù)合材料,其主要特性為負的介電常數(shù)和負的磁導(dǎo)率。坐標變換的本質(zhì)就是通過人為參與控制以此來改變電磁波傳播方向。結(jié)合超材料技術(shù)的隱身斗篷在坐標變換的基礎(chǔ)上,更改物理空間的材料參數(shù)使經(jīng)過隱身斗篷的入射波按預(yù)期路徑平滑地繞過隱身區(qū)域,從而實現(xiàn)完美隱身。根據(jù)超材料隱身斗篷的這一特性,科學(xué)家在國防軍事及聲學(xué)等領(lǐng)域的研究取得突破性進展。本文基于坐標變換理論對任意非共形隱身斗篷進行設(shè)計與研究,主要研究工作包括:1.本文以超材料特性以及坐標變換理論為基礎(chǔ),詳細介紹超材料的定義、電磁特性,深入研究了直角坐標系和正交坐標系下的坐標變換理論,下文隱身斗篷的設(shè)計分析都建立在這些特性與原理之上。2.從簡單的二維共形橢圓隱身斗篷出發(fā),在上述理論基礎(chǔ)上,實現(xiàn)了對任意二維非共形橢圓隱身斗篷本構(gòu)參數(shù)通用表達式的推導(dǎo),利用基于有限元分析的Comsol Multiphysics軟件對不同模型的隱身斗篷進行數(shù)值模擬驗證,根據(jù)電場分布圖得到了相應(yīng)的比較結(jié)果。通過分析最終證明了本文推導(dǎo)的二維非共形橢圓隱身斗篷表達式的正確性。3.將二維空間拓展到三維空間,目前,對于三維隱身斗篷的研究只局限于內(nèi)外邊界共形,然而實際生活應(yīng)用中,球體這樣共形結(jié)構(gòu)的隱身斗篷已經(jīng)達不到實際要求,例如對飛機機頭機身、導(dǎo)彈等的設(shè)計研究。那么對于任意非共形橢球隱身斗篷在理論與實際應(yīng)用等方面的設(shè)計研究都具有很大的必要性。本文基于線性坐標變換理論,提出任意三維非共形橢球隱身斗篷的設(shè)計方法,即橢球內(nèi)外邊界在x、y、z軸上軸比均不同,并得到非共形橢球斗篷的本構(gòu)參數(shù)張量通用表達式,該斗篷的本構(gòu)參數(shù)是非均勻各向異性的。使用軟件工具對多種類型電磁波照射時的不同幾何參量的非共形橢球斗篷進行三維仿真驗證,三維電場分布圖的結(jié)果證明了所推導(dǎo)的電磁材料參數(shù)張量的有效性。并對任意三維非共形橢球斗篷的電磁特性與存在損耗情況進行深入分析與研究,進一步說明了該隱身斗篷在幾何形狀選擇上更加靈活,更加貼合實際應(yīng)用。同時,本文所提出的任意三維非共形橢球斗篷為今后隱身斗篷的設(shè)計提供一種新的途徑。
【學(xué)位授予單位】：南昌航空大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TB33
【圖文】：

介質(zhì)的空間劃分

(a) 二維隱身斗篷 (b) 三維隱身斗篷圖 1-2 超材料隱身斗篷示意圖1-2 可以清晰看出電磁波傳播的軌跡。假設(shè)環(huán)形區(qū)域1 2R ≤ r ≤ R為圖 1-2（a）藍色部分，1r < R（紅色區(qū)域）是被隱身區(qū)域，當(dāng)電

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本文編號：2740879