目标电磁散射特性的混合法研究

从Ｓｔｒａｔｔｏｎ－Ｃｈｕ公式出发，利用阻抗边界条件，得出阻抗边界条件积分方程，将目标表面分成不同的区域，有些区域用高频解析方法求出其表面电流，有些区域利用矩量法解阻抗边界条件积分方程得表面电流。本文以橄榄体（包括介质涂敷情形）为例，计算其电磁散射特性，混合法计算结果与实测结果或其他方法的计算结果比较吻合。     

多层介质涂覆腔体电磁散射特性的IBC/FEM分析

将Leontovich阻抗边界条件(IBC)与矢量有限元法(EB-FEM)相结合对内壁涂覆多层介质开口腔体的电磁散射特性进行分析。将IBC和腔体口面边界积分方程分别转化为第三类边界条件形式，从而导出边值问题的相应泛函。表面输入阻抗通过广义反射系数得到，计入了介质内部电磁波的多次反射，提高了IBC／FEM混合法的精度。数值结果表明这种IBC／FEM方法在分析涂覆多层介质开口腔体电磁散射问题中的便捷性与精确性。     

任意截面支臂加载波导T形结的矩量法分析

本文采用矩量法分析了任意截面支臂加载矩形波导T形结。首先根据等效原理将所研究的波导T形结分成两个独立的区域,把这两个区域中的磁场用支臂端口面上的等效磁流源和并矢格林函数的积分形式来表示,根据端口面上磁场切向分量的连续性条件建立了关于等效磁流源的积分方程。然后运用矩量法将该积分方程转化为矩阵方程,求解矩阵方程可得支臂端口面上等效磁流源的近似解。最后由等效磁流源导出了矩形波导T形结的散射参数。文中对两种不同结构的波导T形结在主模激励下的散射特性进行了数值计算,结果与现有文献中给出的数据吻合一致,从而证明了本文方法的有效性。     

多层频率选择表面的分析

本文科用矩量法和广义散射矩阵理论分析了平面波入射到多层频率选择表面的电磁散射特性。首先引入广义波导的概念,将单层频率选择表面(FSS)上每个单元看成两个广义波导的接头,广义波导中的本征模是周期性结构中的Floquet模,然后根据等效原理和边界面上切向场量的连续性条件得到了一个关于广义波导中模式系数的方程,用矩量法求解可得波导接头的广义散射参量。最后运用广义散射矩阵理论计算了多层FSS总的散射参量。作为示例,文中对由矩形与圆形孔阵所组成的单层FSS和双层矩形孔阵FSS的散射特性作了计算,数值结果与已有文献中给出的数据极为一致。     

填充各向异性介质二维开口腔体散射特性分析

应用非重叠型区域分解法(DDM)结合有限元法(FEM)和边界元法(BEM)分析了填充多层各向异性介质的二维开口腔体横电波(TE)散射特性。对腔体外的区域采用BEM法分析,将腔体内的每层介质作为一个子域,用FEM法分析,各子域间通过传输条件进行耦合。分别计算了腔体中填充各向同性和各向异性介质时的雷达散射截面,数值结果表明了该方法的有效性。采用这种技术,大大地减少了对计算机内存的需求。     

简单形体目标电磁遮挡算法研究

为了自动地解决复杂目标高频电磁散射场计算时各部件之间的相互电磁遮挡问题，本文利用极大极小检验、Roberts算法、包含性检验等计算机消影算法，经过合理的工程处理，快速而准确地寻找简单形体目标各板块之间的相互遮挡关系，然后根据分析结果计算目标的RCS。文中以并排放置的锥柱组合体为例，在进行了电磁遮挡关系处理后，计算了其RCS，经与单一锥、柱RCS计算结果的比较，证明本文的电磁遮挡算法计算机时短，对简单形体目标的电磁遮挡处理行之有效。     

MRTD方法的色散特性分析和电磁散射应用

将基于Daubechies尺度函数的时域多分辨(Multiresolution time-domain,MRTD)方法应用于三维目标的电磁散射和雷达目标特性分析中,并对其Courant稳定性条件和色散特性进行了分析.在入射波引入方面,提出应用总场/散射场技术,在连接边界周围定义一些"修正区域",并推导出一系列"修正区域"内的迭代公式,把入射场作为"连接边界条件"引入到计算区域.理论分析和实验结果表明,基于Daubechies尺度函数的MRTD方法和入射波引入方法是有效的,且与传统的FDTD方法相比,MRTD方法在保持计算精度的前提下能够节省计算资源.     

再入飞行器目标特性建模研究

再入目标的光辐射和电磁散射特性有重要应用,例如目标的探测、识别和指示技术.飞行器高超声速再入过程中,由于与周围大气强烈相互作用,不仅形成复杂结构再入流场,飞行器表面和流场中还伴随发生复杂化学物理过程,对目标特性产生严重影响.在对再入流场及伴随发生的化学物理过程研究分析的基础上, 建立再入目标特性理论模型框架,建立再入飞行器目标特性的基本计算方法,编制了相应计算程序,对典型再入飞行器的红外辐射和电磁散射特性进行了数值模拟.与相应实验结果的比较表明,流场电子数密度、高温气体辐射、等离子体尾迹的RCS等与实验结果一致.     

基于CEM方法的直升机RCS计算及参数分析

为提高直升机雷达散射特性预估的准确性,建立了目标雷达散射特性分析的计算电磁学方法(Computational electromagnetics method,CEM),并开展了结构参数对雷达散射截面(Radar cross section,RCS)特性影响的研究。以微分形式的Maxwell方程作为电磁特性求解的控制方程,电磁计算网格采用Yee元胞的技术生成,对控制方程进行时间和空间的中心差分格式离散。应用完全匹配层(Perfect matching layer,PML)技术作为吸收边界条件,并与基于等效原理的近远场外推法相结合,建立了直升机RCS的高精度数值方法。分别采用二维无限长导体圆柱和三维金属立方体作为验证算例,结果表明CEM方法比高频方法具有明显的高精度特点。在此基础上,研究翼型厚度、弯度、桨叶片数对旋翼雷达散射特征的影响机理和变化规律,同时计算机身不同结构布局参数下的RCS特性,分析短翼和平尾对机身强散射特征的影响规律。研究表明:桨尖是旋翼的重要散射源之一,采用薄翼型桨叶能有效改善旋翼的雷达散射性能,短翼和平尾会在不同角域内增加机身的雷达散射截面,在直升机隐身设计中需要重点考虑。     

解带有内部边界泊松方程的共轭梯度法三角预处理器

为满足工程中对电磁问题算法器的需求，运用有限差分法,通过分析带内部边界二维泊松方程非均匀离散所得模型问题的矩阵结构,提出了用于解带内部边界泊松方程共轭梯度法的三角阵预处理器，同其他预处理器相比,使用该预处理器可较好地解决内存和计算速度的矛盾。本算法实例表明，采用本算法的算法器具有实用价值。     

利用线性独立方向的有限储存BFGS法(英文)

提出了线性独立度的概念 ,并在此基础上建立了一个改进的有限储存 BFGS法。该方法继承了标准有限储存 BFGS法的基本特征 ,即储存 m个向量对计算逆二阶近似阵 ,并选择 m个向量对的准则是根据保留的搜索方向的数值线性独立度来确立的。文中进一步讨论了数值线性独立理论 ,并简化了新方法中线性独立度的计算。理论和数值结果表明 ,改进的新方法有效地改善了标准的有限储存法     

Scattering Analysis of Bi-anisotropic Materials Using Fast Dipole Method

Electromagnetic scattering from inhomogeneous three-dimensional( 3D) bi-anisotropic scatterers is formulated in terms of the volume integral equation( VIE) method. Based on the volume equivalence principle,the VIE is represented in terms of a pair of coupled bi-anisotropic polarized volume electric and magnetic flux densities. The VIE is solved using the method of moments( MoM) combined with tetrahedral mesh. Then the fast dipole method( FDM) based on the equivalent dipole method( EDM) is extended to analyze the scattering of bi-anisotropic media by solving the VIE. Finally,some numerical results are given to demonstrate the accuracy of the developed method for the scattering analysis of the bi-anisotropic media.     

电磁场计算中一种特殊边界条件及其在波阵解中应用

提出了一种周期边界条件在电磁场有限元方程组中的处理公式，经推导表明，该处理方法的核心是在总体刚度矩阵对有关周期单元系数矩阵的二次叠加，随后着重分析讨论了该公式在波阵解中的实现方法，主要包括建立有关周期边界单元及节点编号数组，建立存贮这些单元系数阵的公用数组，在引应边界节点地上系数矩阵的二次叠加以及改变周期单元节点在“波阵”中的消元次序等。通过这些措施，克服了波阵法不能求解带有约束条件的大型线性方程     

基于LPV模型参考自适应飞行边界保护控制

进行有效的飞行边界保护控制有利于预防飞行失控。研究了一种基于线性参数变化(Linear parameter varing,LPV)模型参考自适应飞行边界保护控制方法。基于函数替换方法构建了仿射参数依赖LPV飞行动力学模型,通过调度变量的动态变化来减小与全量非线性动力学模型的失配。将实时飞行边界保护转为有约束广义预测控制问题,设计了数值算法以实现对舵偏角控制量及其增量、飞行状态参数的边界保护。通过仿真分析表明,LPV模型能够较好地逼近全量模型,反映出瞬时飞行动态;通过有约束广义预测控制数值算法能够有效地实现飞行边界的保护控制。     

不规则结构有限元分析的并行处理及其在YH-1上的实现

在结构分析中,有限元方法是一个重要的数值方法。近些年来,关于单元刚度矩阵计算与总刚度矩阵合成的并行处理问题,A.K.Noor,梁维泰等人已进行了富有成效的工作,但他们的工作都是面向几何形状规则的结构分析问题。本文结合YH—1机的特点,对不规则结构分析问题,在提出单元分组技术的基础上,给出了一个单元刚度矩阵计算的并行算法ESVC,和变带宽存储格式下一个总刚度矩阵合成的并行算法ESVS。通过在YH—1并行机上对实例的计算结果表明:当同时计算的单元数r取120时,加速比s可达9.5,且r愈大,s就愈高。     

基于模糊判断的产品方案综合决策方法研究

产品方案综合决策的主要任务是根据用户提出的功能要求从多个方案中选择实现该功能的最佳结构，这是一个复杂的多目标离散决策问题，层次分析法（Analytical hierarchy process,AHP)是解决这个问题的有效方法。本文在研究AHP产品决策方法的基础上，指出了传统模糊AHP算法具有依赖于判断矩阵的结构、计算复杂、不便于工程应用等局限性，提出在产品方案决策中用模糊特征向量法和区间判断的定量化方法来改进AHP算法，并以某企业专用齿轮箱产品设计方案为例证明了AHP改进算法的有效性。     

金属载体上线天线阻抗与辐射特性的矩量法研究

用线网格模拟金属载体表面，应用矩量法求出天线及载体网格上的电流分布，据此研究在该金属载体影响下的天线特性，在计算阻抗矩阵元素时，利用了非对称正弦偶极子辐射场的精确表达式，并采用了直接复数积分，简化了计算公式，本文给出了几种金属载体上线天线的阻抗与辐射特性的计算结果，它们与有关文献上的数据或实验结果一致，最后计算了一种舰船简单模型上两根线天线的远区辐射场及它们的自阻抗与互阻抗。     

基于MPP编程环境的一种并行子空间迭代法

子空间迭代法是科学与工程计算中求解广义特征值问题的有效方法 ,针对向量机和共享内存的多处理机 ,前人已成功地作了并行处理。文中给出了适合 MPP大规模并行计算机的并行子空间迭代法。该算法将广义特征值问题转换为一般特征值问题 ,其计算工作量主要体现在矩阵乘法 ,通过对该方法作并行处理 ,使矩阵求逆及一部分乘法运算转换为各结点机上三角形方程组的并行求解。在大规模并行计算机 PA R95上结合 J8- II机翼的动力特性问题对该算法作了数值试验 ,结果说明所给算法是非常有效的     

求解大型矩阵特征值问题的并行块Davidson方法

针对拥有共享内存的并行计算环境和微机网络并行计算环境,给出了求解大型稀疏对称矩阵部分极端特征对的并行块Davidson方法。该方法将矩阵A按行块分配到各处理器上,各处理器利用矩阵A的行块和投影子空间的正交基所组成矩阵V的行块进行运算,减少了处理机之间的通讯次数,实现了算法的并行计算。在微机网络并行计算环境和拥有共享内存并行计算环境IBMP650上的数值试验表明,该算法非常有效。     

分析二维导体电磁散射问题的FEM/POPTD方法——TE模(英文)

提出了一种分析计算带有裂缝的二维电大尺寸复杂导体目标电磁散射问题的混合方法—— FEM/ PO-PTD方法。该方法采用基于棱边的有限元法 ( Edge-basedFEM)为低频方法 ,物理光学法与物理绕射理论 ( PO-PTD)为高频方法 ,通过耦合技术将两者结合在一起。本文将该方法应用于带有缝隙的二维导电柱 TE模的电磁散射特性分析 ,计算结果与有关文献的数据一致性很好 ,从而验证了该方法的准确性。文中还给出了另外几种截面的导电柱体雷达截面的计算曲线。理论分析与计算结果表明 ,本文提出的混合方法与其他计算同类问题的方法相比 ,能节省计算机存储单元、提高计算速度