Метод розрахунку розсіяння електромагнітних хвиль діелектричними тороїдальними метеоутвореннями

Автор(и)

  • Олег Ильич Сухаревский Харьковский национальный университет Воздушных Сил им. Ивана Кожедуба, Україна https://orcid.org/0000-0002-4607-5361
  • Виталий Алексеевич Василец Харьковский национальный университет Воздушных Сил им. Ивана Кожедуба, Україна https://orcid.org/0000-0002-3614-559X
  • Віталій Леонідович Місайлов Харківський національний університет Повітряних Сил імені Івана Кожедуба, Україна https://orcid.org/0000-0002-5307-5474

DOI:

https://doi.org/10.20535/S0021347020110047

Ключові слова:

метод розрахунку, дискретне відбиття, метеоутворення, вихрове кільце, діаграма розсіяння, електромагнітна хвиля, ефективна площа розсіяння

Анотація

Розглянуто один з можливих фізичних механізмів виникнення так званих «янгол-ехо» — радіолокаційних дискретних відбиттів від об’єктів, не спостережуваних візуально. Причиною янгол-ехо можуть бути вихрові потоки, що виносять деякий об’єм повітря з певними радіофізичними параметрами в область простору, де повітря має інші радіофізичні параметри. Тороїдальні вихори (вихрові кільця) мають досить великий час існування і можуть пересуватися на значні відстані без руйнування. Розрахунок діаграм розсіяння радіохвиль вихровими кільцями за допомогою сучасних універсальних програм, призначених для вирішення електродинамічних завдань і заснованих на методі моментів, вимагає значних обчислювальних ресурсів і часу. Розроблений асимптотичний метод розрахунку розсіяння електромагнітних хвиль діелектричними тороїдальними утвореннями великого радіусу. Проведено моделювання і порівняння його результатів з розрахунками в Altair Feko. Показаний їх добрий збіг. Для практично цікавих випадків розраховано моностатичні і бістатичні ефективні площі розсіяння вихрових кілець. Результати розрахунків для моностатичної локації досить добре співпадають із результатами відомих експериментальних робіт.

Біографії авторів

Олег Ильич Сухаревский, Харьковский национальный университет Воздушных Сил им. Ивана Кожедуба

провідний науковий співробітник наукового центру Повітряних Сил 

Виталий Алексеевич Василец, Харьковский национальный университет Воздушных Сил им. Ивана Кожедуба

провідний науковий співробітник наукового центру Повітряних Сил

Віталій Леонідович Місайлов, Харківський національний університет Повітряних Сил імені Івана Кожедуба

докторант науково-організаційного відділу університету

Посилання

Н. Л. Бызова, В. Н. Иванов, Е. К. Гаргер, Турбулентность в Пограничном Слое Атмосферы. Ленинград: Гидрометеоиздат, 1989.

R. ITU, Handbook on Radiometeorology. ITU, 2014, uri: https://www.itu.int/dms_pub/itu-r/opb/hdb/R-HDB-26-2013-OAS-PDF-E.pdf.

А. А. Черников, Радиолокационные Отражения от Ясного Неба. Ленинград: Гидрометеоиздат, 1979.

W. J. Martin, A. Shapiro, “Discrimination of bird and insect radar echoes in clear air using high-resolution radars,” J. Atmos. Ocean. Technol., vol. 24, no. 7, pp. 1215–1230, 2007, doi: https://doi.org/10.1175/JTECH2038.1.

S. Fukao, K. Hamazu, Radar for Meteorological and Atmospheric Observations, vol. 9784431543. Tokyo: Springer, 2014, doi: https://doi.org/10.1007/978-4-431-54334-3.

J.-I. Yano, “Basic convective element: bubble or plume? a historical review,” Atmos. Chem. Phys., vol. 14, no. 13, pp. 7019–7030, 2014, doi: https://doi.org/10.5194/acp-14-7019-2014.

D. G. Akhmetov, Vortex Rings. Berlin: Springer-Verlag, 2009, doi: https://doi.org/10.1007/978-3-642-05016-9.

U. Yusupaliev, S. A. Shuteev, E. E. Vinke, P. U. Yusupaliev, “Vortex rings and plasma toroidal vortices in a homogeneous infinite medium. i. Maximum vortex path,” Bull. Lebedev Phys. Inst., vol. 37, no. 8, pp. 227–233, 2010, doi: https://doi.org/10.3103/S1068335610080014.

D. C. Tzarouchis, P. Ylä-Oijala, A. Sihvola, “Resonant scattering characteristics of homogeneous dielectric sphere,” IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 65, no. 6, pp. 3184–3191, 2017, doi: https://doi.org/10.1109/TAP.2017.2690312.

D. Tzarouchis, A. Sihvola, “Light scattering by a dielectric sphere: perspectives on the MIE resonances,” Appl. Sci., vol. 8, no. 2, 2018, doi: https://doi.org/10.3390/app8020184.

A. A. Kucharski, “The FIT-MoM hybrid method for analysis of electromagnetic scattering by dielectric bodies of revolution,” IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 66, no. 3, pp. 1384–1391, 2018, doi: https://doi.org/10.1109/TAP.2018.2796721.

B.-B. Kong, X.-Q. Sheng, “A discontinuous Galerkin surface integral equation method for scattering from multiscale homogeneous objects,” IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 66, no. 4, pp. 1937–1946, 2018, doi: https://doi.org/10.1109/TAP.2018.2803133.

L. Huang, Y.-B. Hou, H.-X. Zhang, L. Zhou, W.-Y. Yin, “Time-domain discontinuous Galerkin PMCHW integral equation method with MOD scheme for simulating electromagnetic pulse responses of arbitrarily shaped dielectric objects,” IEEE Trans. Electromagn. Compat., vol. 61, no. 4, pp. 1157–1166, 2019, doi: https://doi.org/10.1109/TEMC.2018.2853261.

X.-W. Huang, X.-Q. Sheng, “A discontinuous Galerkin self-dual integral equation method for scattering from IBC objects,” IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 67, no. 7, pp. 4708–4717, 2019, doi: https://doi.org/10.1109/TAP.2019.2905670.

K. Shariff, A. Wray, “Analysis of the radar reflectivity of aircraft vortex wakes,” J. Fluid Mech., vol. 463, pp. 121–161, 2002, doi: https://doi.org/10.1017/S0022112002008674.

M. M. Bibby, C. M. Coldwell, A. F. Peterson, “A high order numerical investigation of electromagnetic scattering from a torus and a circular loop,” IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 61, no. 7, pp. 3656–3661, 2013, doi: https://doi.org/10.1109/TAP.2013.2258316.

Л. А. Вайнштейн, Электромагнитные Волны. Москва: Радио и связь, 1988.

М. В. Федорюк, Метод Перевала. Москва: Наука, 1977.

И. С. Градштейн, И. М. Рыжик, Таблицы Интегралов, Сумм, Рядов и Произведений. ГИФМЛ, 1963.

A. N. Vulfson, O. O. Borodin, “The system of convective thermals as a generalized ensemble of brownian particles,” Uspekhi Fiz. Nauk, vol. 186, no. 2, pp. 113–124, 2016, doi: https://doi.org/10.3367/UFNr.0186.201602a.0113.

Опубліковано

2020-12-29

Як цитувати

Сухаревский, О. И., Василец, В. А., & Місайлов, В. Л. (2020). Метод розрахунку розсіяння електромагнітних хвиль діелектричними тороїдальними метеоутвореннями. Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка, 63(11), 695–704. https://doi.org/10.20535/S0021347020110047

Номер

Розділ

Оригінальні статті