【摘要】：薄涂覆結(jié)構(gòu)在實(shí)際工程中應(yīng)用廣泛,除具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的飛行器表面涂覆外,薄涂覆結(jié)構(gòu)還廣泛應(yīng)用于微帶天線、天線罩的設(shè)計(jì)當(dāng)中。在雷達(dá)隱身技術(shù)中,一般通過(guò)降低RCS(Radar Cross Section,雷達(dá)散射截面)來(lái)提高雷達(dá)系統(tǒng)或飛行器系統(tǒng)的隱身性能。采用吸波材料涂覆結(jié)構(gòu)能有效地降低飛行器RCS,提升飛行器自身生存能力。利用全波建模方法仿真涂覆結(jié)構(gòu)時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大未知量,這極大地增加了計(jì)算難度。為實(shí)現(xiàn)薄涂覆結(jié)構(gòu)的電磁散射特性仿真分析,與之對(duì)應(yīng)的電磁近似算法應(yīng)運(yùn)而生。目前計(jì)算薄涂覆問(wèn)題的近似算法主要有阻抗邊界條件法和薄介質(zhì)片等效法。阻抗邊界條件法通常具有較強(qiáng)的有效性約束條件,不具有廣泛的適用性;薄介質(zhì)片等效法對(duì)計(jì)算資源的要求相對(duì)較高,由于場(chǎng)的法向分量通過(guò)脈沖基函數(shù)定義,這會(huì)額外增加未知量的個(gè)數(shù)。在此基礎(chǔ)上,本文研究了針對(duì)薄涂覆結(jié)構(gòu)的近似方法。本文介紹了矩量法的基本理論,包括矩量法的基本過(guò)程和廣泛使用的RWG基函數(shù);同時(shí)介紹了電場(chǎng)積分方程、磁場(chǎng)積分方程和混合場(chǎng)積分方程的構(gòu)建及其矩量法解,且針對(duì)散射問(wèn)題,討論了近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)兩種散射場(chǎng)的計(jì)算方法。以上述理論為基礎(chǔ),重點(diǎn)闡述了涂覆問(wèn)題的基本理論,介紹了幾種主流算法,包括阻抗邊界條件、薄介質(zhì)片等效等,并研究了廣義薄涂覆等效模型,計(jì)算了雷達(dá)散射截面,并與商業(yè)軟件全波模型和等效模型的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了算法的正確性。相比于全波模型,薄涂覆等效模型在保證計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確性的同時(shí),沒(méi)有增加額外的未知量,這極大地減少了對(duì)計(jì)算資源的消耗,因此在計(jì)算薄涂覆目標(biāo)電磁散射特性問(wèn)題時(shí),使用該算法能更高效地進(jìn)行求解和分析。為了解決仿真電大尺寸目標(biāo)電磁散射特性時(shí)計(jì)算量大、存儲(chǔ)量大以及對(duì)于腔體結(jié)構(gòu)迭代解法難于收斂的問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)了矩量法矩陣填充和矩陣方程直接求解算法的并行化。采用分布式內(nèi)存編程模式,即MPI(Message Processing Interface,消息傳遞接口)將算法程序并行化,利用高性能計(jì)算機(jī)進(jìn)行并行計(jì)算,擴(kuò)大了計(jì)算規(guī)模,實(shí)現(xiàn)了對(duì)電大尺寸薄涂覆目標(biāo)電磁散射特性的分析。
【圖文】：

隱身飛機(jī)示意圖

采用并行 LU 分解算法進(jìn)行求解，加快了求解速度，，提升了該算法的求解效率。圖1.2 “天河二號(hào)”超級(jí)計(jì)算機(jī)1.3 本文的主要工作及內(nèi)容安排本文主要從應(yīng)用需要的角度，進(jìn)行了薄涂覆目標(biāo)電磁散射特性的分析和研究。在矩量法的基礎(chǔ)上，介紹了基函數(shù)的基本概念、電場(chǎng)與磁場(chǎng)積分方程的基本形式及其矩量法解。本文重點(diǎn)分析和闡述了針對(duì)薄涂覆電磁散射特性分析時(shí)常用的方法，包括阻抗邊界條件和薄介質(zhì)片等效等方法，并在該方法的基礎(chǔ)上提出近似。此外，還研究了并行理論的基礎(chǔ)，尤其是矩量法的并行理論基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了矩陣填充和矩陣求解的并行化，并在此理論基礎(chǔ)上分析了薄涂覆目標(biāo)電磁散射特性的并行分析方法，最后給出算例分析。本文共分五章，每一章的組織結(jié)構(gòu)如下：第一章：簡(jiǎn)述了基于矩量法的薄涂覆目標(biāo)電磁散射特性分析這一課題的研究意義和工程背景
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TN011

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2689747