雷达散射截面积的计算研究

 采用矢通量分裂法在网格加密后对电磁散射场和雷达散射截面积RCS进行了检验.根据矢通量分裂法将特征值分解为正负两部分,每一部分抑制了各自的误差.目前计算RCS大都采用频域方法,运用时域方法在实际网格下进行差分运算还较少见.计算结果与网格加密前的情况基本一致.     

电磁散射场和雷达散射截面积的计算

计算了绕二维物体的时域电磁散射场的空间分布和雷达散射截面积 (RCS).通常的电磁场计算是频域的,采用高频计算方法,而流场计算是时域的.由于以研究流场--电磁场优化设计计算为目的,需要统一采用时域计算,因此重点采用矢通量分裂法这种时域方法计算了RCS ,通过将特征值分裂为正负两部分,抑制了各自的误差.此外,采用LaxWendroff方法作为对照.两种方法的结果一致.     

超音通流风扇叶栅流场数值模拟

用矢通量分裂法求解Ｎ－Ｓ方程和Ｅｕｌｅｒ方程，对超音通流风扇叶栅流场进行了数值模拟，由计算结果给出的物理图象表明，叶栅通道内没有强激波，亦未出现分离回流，全叶栅流场均为超音速，说明计算的两种叶型符合设计要求，其性能有待实验检验。     

轴对称DCR进气分流流场数值模拟

用矢通量分裂法，采用ＭａｃＣｏｒｍａｃｋ二步格式，对ＤＣＲ（ＤｕａｌＣｏｍｂｕｓ－ｔｏｒＲａｍｊｅｔ，简称ＤＣＲ）进气分流流场进行了数值模拟，提供了全场清晰的波系结构和物理信息，计算结果表明，通过改变反应，可以有效地控制结尾激波的位置，从而改变亚燃室内回流区的大小，对组织亚燃室燃烧和火焰稳定创造良好的条件。     

像素对图形电磁计算精度的影响和解决方法

在图形电磁计算中,通过控制图像绘制分辨率提高物理光学积分的计算精度.使用像素级的面元近似,把物理光学积分转化为具有数值积分形式的基于像素的求和.使用Nyquist 空间采样理论,提出了能够满足高频RCS(Radar Cross Section)计算精度需要的像素对应的电尺寸值;由此给出了图形电磁计算中的图像分辨率的确定准则,并提出一种改变图像分辨率的方法.通过分析典型目标和复杂目标的计算实例,这种确定图像分辨率的准则可以成立.      

Euler方程的分裂型通量分裂双时间步隐式方法

传统隐式方法有格式复杂、计算量大等缺点,在Euler方程的差分离散过程中,利用算子分裂思想,结合通量分裂法、双时间步法等隐式离散方法,构造了一种更简单的分裂型隐式计算方法.通过对典型空气动力学问题的计算,检验了该方法的有效性和可靠性,并对其性能做了具体讨论.该方法具有稳定性好、时间步长约束小等隐式格式的普遍优点,同时具有格式简单、程序易实现等优点;避免了传统隐式方法单步推进时的方程组常规求解及矩阵求逆过程,计算量小;比LU-SGS方法收敛速度快.      

外辐射带动态演化的粒子模拟研究

运用计算机实验方法即三维电磁粒子模拟方法初步研究了暴时扰动情况下外辐射带粒子环境的动态演化特性。模拟计算了暴时辐射带粒子环境的演化情况。模拟计算结果显示，高能质子、电子注入午辐射滞后，两者一方面沿磁力线做弹跳运动，向高纬扩展，部分注入质子和电子沉降于南北两极区域；另一方面，注入质子和电子还经历顺时针和逆时针方向的漂移运动，粒子能量越大，漂移速度越快。暴时多次注入引起整个辐射带粒子能量的大幅增强；粒子注入颗次和强度越大，辐射带粒子通量增幅越大。本项研究为开发研制完整的辐射带动态模式积累了有益的经验。     

复杂目标可视化角闪烁偏差计算

角闪烁偏差是雷达跟踪扩展目标时误差产生的重要来源之一,在实际跟踪和制导中,常由于目标回波信号的角闪烁偏差而致使脱靶率大大增加,因此对角闪烁偏差的研究将有助于提高跟踪目标的准确率.在基于可视化电磁计算系统(GRECO)上,用屏幕上的每个像素代表目标的一个散射中心,将目标的散射中心的数量提高到像素级上,再利用相位梯度方法完成目标的角闪烁计算,进而提高了计算精度.选用了两球标准体进行角闪烁校模,计算结果与测量结果一致,证明了此方法的准确性.在此基础上进行复杂目标的角闪烁计算,实现了复杂目标可视化角闪烁计算系统,并分析了导弹靶标由于目标角闪烁影响而导致的脱靶概率.      

渐变体微波散射截面的计算

对具有二维周期性结构特点的大尺寸金属渐变体,首先采用矩量法计算渐变体单元的散射场,然后利用天线阵列技术求解整个渐变体的雷达散射截面RCS (Radar Cross Section),既保证一定的计算精度,又解决计算量大以及单元间耦合的难题.推导了相关的数学公式,在线极化平面波入射情况下,分别给出了单个和多个金属渐变角锥电磁散射截面的计算例子,计算结果与商用软件HFSS (High Frequency Structure Simulator)计算得到的结果相吻合,计算用时大大少于HFSS的计算时间,表明介绍的方法在工程运用上是可行的.      

TE波入射渐变微波散射体散射场的计算

利用阵列分析技术和矩量法相结合的方法求解二维周期渐变形状角锥散射体的散射,导出TE波入射时散射场的表达式。计算了金属渐变角锥电磁散射的例子,给出二面角散射体的双站RCS和后向散射随频率变化的规律,以及给出完整散射体对TE波的散射截面。计算结果与商用软件计算所得的结果相吻合,表明该方法在工程运用上是可行的。     

目标的微波散射成像方法

提出了一种适用于隐匿武器探测、打击走私以及公共场合安检的微波成像探测方法.该方法要求雷达在一个二维平面上扫描,即合成一个平面孔径,通过对雷达接收回波数据的合成孔径处理可以提高雷达的成像分辨率以及对目标的探测能力.雷达可以工作在准单站模式下且只需以单色波照射目标,利用接收到的目标的散射回波的相位和幅度信息重构出目标的二维像.提出了一种适用于近场条件下二维图像的重构算法,并对算法做了详细推导,利用该算法对模拟和实测数据进行了处理.结果表明该算法具有良好的空间分辨率和辐射分辨率,以及在不进行三维成像的条件下可以实现距离向目标的探测.      

地磁长期变化引起的低高度卫星轨道辐射带粒子环境的变化

利用IGRF2000模式计算了几个典型轨道辐射带粒子环境并与IGRF1970模式计算的结果进行了比较。计算结果表明，在辐射带的低部，对应某些倾角的能量大于0．1MeV质子的轨道积分通量变化达到2个量级，而通量大10MeV的辐射带质子的轨道积分通量变化达到1个量级；轨道积分通量的最大值变化为1个量级。能量大于0．04MeV辐射带电子的轨道积分通量变化在某些倾角达到3个量级，但轨道积分最大值的变化低于1个量级。1000km以上高度辐射带粒子环境的变化很小。     

介质参数对吸收体电磁散射影响的研究

二维周期渐变微波吸收体由金属基体和涂敷有耗介质构成。有耗介质的厚度、介电常数和磁导率是影响吸收体电磁散射特性的主要因素,因此有必要分析这些参数对吸收体电磁散射特性的影响。根据吸收体的二维周期性结构特点,把分析介质参数对吸收体雷达散射截面(RCS)的影响简化成分析介质参数对涂敷导体二面角RCS的影响。利用矩量法给出涂敷导体二面角的RCS随介质参数变化的计算例子,并结合天线阵列技术算出最佳介质厚度时吸收体的RCS。     

回路线栅法分析目标散射场

提出了求解复杂飞行器目标谐振区散射场的回路线栅法.回路线栅法的基本思想是以其上流动着感应电流的三维线栅回路网格来模拟在入射波激励下的连续金属表面,与以往单独分段的线栅模型不同,本文利用构成闭合回路的线栅构造每一个金属面元,而不采用单独分段线栅电流表示面元的被激电流,从而使得基尔霍夫定律在每个节点处能够得到自动满足.通过分析目标几何特性建立相应的回路线栅电磁模型,并利用共轭梯度快速傅利叶变换法(CGFFT),给出谐振区复杂飞行器目标的雷达散射截面(RCS)结果.     

飞机座舱金属-介质连接结构雷达散射特性分析

提出了一种求解材料表面不连续目标的散射场的计算方法.这种表面不连续结构是由同厚度的金属半平板和介质半平板相互连接而形成.解决问题的基本思想是把总的散射场分成几个部分,包括直接散射、由平面波对末端开口的平行板波导入射所产生的耦合场以及它们的绕射和反射问题,并分别考虑其对总散射场的贡献.利用此结果,对飞行器座舱的金属-介质连接结构进行了计算,最终结果和文献结果符合的较好.     

磁层中重离子O＋通量密度分布的理论研究

应用求解得到的分布函数，研究了北半球子午面内极光带区起源的重离子Ｏ＋在磁层中的通量密度定态分布及其特性．结果表明：（１）重离子Ｏ＋通量密度分布沿ＧＳＭＺ轴方向呈峰状结构，其峰值随地心距离增大而减小，在近地空间减小较快；（２）磁扰动时，Ｏ＋离子占据的空间范围较磁宁静时大，通量峰较不突出；（３）理论估算的磁尾等离子体片边界层附近重离子Ｏ＋通量密度与观测结果相一致．     

时变海面复反射系数建模

基于二维时变海面模型和粗糙面电磁散射的低阶小斜率近似方法,研究了海面复反射系数的时变和统计特性.在电磁散射幅度基础上推导了粗糙面反射系数及其相干和非相干分量,相干分量理论计算公式与经验模型一致.仿真结果表明相干分量幅度与经验模型基本吻合,但相位中存在明显的起伏特性,这种起伏在经验公式中没有体现出来.引入Middleton相位差统计模型为反射系数时变特性建模,仿真数据统计与理论分布吻合较好,且概率密度函数的等高图可以很好地表征时变复反射系数间的相关特性.这种吻合性表明复反射系数在短时间尺度上满足高斯分布,但其幅度和频率被海浪长波调制.      

基于GRECO的复杂目标多次散射RCS计算

复杂目标多次散射问题对于目标雷达散射截面(RCS,Radar Cross Section)的精确预估具有重要影响.以图形电磁计算(GRECO,Graphic Electromagnetic Lomputing)软件为平台,充分利用其可视化计算的特点,采用像素为基本计算单元,开发了一种多次散射计算方法.通过获取像素几何信息,搜索符合多次散射条件的像素对,并将高频计算方法中的几何光学和物理光学相结合,实现了对发生多次散射的复杂目标RCS可视化计算.应用AUTOCAD软件建立了角反射器和导弹模型,将最终计算结果与参考文献中计算结果进行对比,取得了较为理想的结果,证明了该方法具有很好的工程应用价值.     

基于MLFMA的飞行器锯齿边板散射特性分析

为精确求解散射问题,采用混合场积分方程、多层快速多极子算法(MLFMA, Multilevel Fast Multipole Algorithm)和共轭梯度算法的迭代技术,并改进了多极子模式数.金属球双站雷达散射截面(RCS,Radar Cross Section)的算例表明,该方法在保证精度的前提下,降低了内存和计算时间;分析了锯齿边板的电磁散射特性,总结了锯齿边板相对于直边板在不同角域内的RCS减缩特性以及RCS减缩与入射频率变化之间的关系:随着入射频率的增高,RCS减缩效果迅速提高,且垂直极化减缩效果较水平极化减缩效果好.该结论可以用来提高飞行器的隐身性能.      

GRECO建模在VC++4.0中的实现机制

GRECO(Graphical Electromagnetic Computing)技术是目前分析高频区复杂目标雷达散射截面(RCS)最有效方法之一.对复杂目标而言,应用GRECO方法的一个重要工作就是对目标的几何造型进行准确地建模,才能获得令人满意的结果.文中结合C-R样条建模理论,阐述了在Windows NT环境下利用VC+ +4.0与OpenGL为GRECO方法进行建模的机制.以标准体与复杂目标为实例,给出了与实验结果符合良好的RCS曲线,具有工程实用价值.