CFD技术在目标电磁特性计算中的应用
发布时间：2021-04-14 17:39
电磁学中麦克斯韦方程组和流体力学中无粘流动欧拉方程一样,都是具有实特征值的双曲型偏微分方程组,相同的数学特性使得计算流体力学（CFD）技术能够在计算电磁学（CEM）中得以应用。采用MUSCL格式结合Steger-Warming分裂计算电磁通量,采用4阶Runge-Kutta法计算非定常时间推进,借鉴CFD方法计算电磁场边界条件;采用时域有限体积法（FVTD）数值模拟宽带脉冲波、完全导电体、含吸波材料涂层介质/金属混合体以及复杂外形目标的电磁散射。结果表明:基于CFD的FVTD方法能够高精度地计算目标的电磁特性。
【文章来源】：航空工程进展. 2019,10(05)CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
图１入射高斯型脉冲电磁波信号Ｆｉｇ．１ＩｎｃｉｄｅｎｔｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｗａｖｅｏｆＧａｕｓｓｉａｎｐｕｌｓｅ
求，停止计算条件为积分面上最大电磁场幅度小于－１８ｄＢ。以高斯型宽带脉冲电磁波入射情况下的金属球雷达散射截面计算为例，网格为４９×１２１×６１。输入电磁信号如图１所示，频谱分布如图２所示，金属球宽带信号电磁散射中电磁场时间历程和３个频率对应双站ＲＣＳ分布如图３所示，可以看出：与对应解析解吻合很好。图１入射高斯型脉冲电磁波信号Ｆｉｇ．１ＩｎｃｉｄｅｎｔｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｗａｖｅｏｆＧａｕｓｓｉａｎｐｕｌｓｅ图２频谱分布Ｆｉｇ．２Ｓｐｅｃｔｒｕｍｏｆｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｏｍａｉｎ（ａ）脉冲散射场时间历程（ｂ）ｋａ＝１（ｃ）ｋａ＝５（ｄ）ｋａ＝１０图３宽带脉冲波入射金属球雷达截面（ＲＣＳ）计算Ｆｉｇ．３ＢｉｓｔａｔｉｃＲＣＳｐｒｏｆｉｌｅｓｏｆｉｎｃｉｄｅｎｔｗｉｄｅｂａｎｄｓｉｇｎａｌｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｒｅｑｕｅｎｃｙ２．２介质／金属目标电磁散射计算介质通常指不同于自由空间，其普遍形式是具有复数型介电常数和磁化率，实部引起电磁波折射，虚部引发电磁波耗散。采用散射电磁场守恒形式，电导率和磁导率分别为：σｅ＝ωεｉ，σｍ＝ωμｉ。利用介质电磁参数间断处电位移矢量、磁感应强度切第５期许勇等：ＣＦＤ技术在目标电磁特性计算中的应用５２７
求，停止计算条件为积分面上最大电磁场幅度小于－１８ｄＢ。以高斯型宽带脉冲电磁波入射情况下的金属球雷达散射截面计算为例，网格为４９×１２１×６１。输入电磁信号如图１所示，频谱分布如图２所示，金属球宽带信号电磁散射中电磁场时间历程和３个频率对应双站ＲＣＳ分布如图３所示，可以看出：与对应解析解吻合很好。图１入射高斯型脉冲电磁波信号Ｆｉｇ．１ＩｎｃｉｄｅｎｔｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｗａｖｅｏｆＧａｕｓｓｉａｎｐｕｌｓｅ图２频谱分布Ｆｉｇ．２Ｓｐｅｃｔｒｕｍｏｆｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｏｍａｉｎ（ａ）脉冲散射场时间历程（ｂ）ｋａ＝１（ｃ）ｋａ＝５（ｄ）ｋａ＝１０图３宽带脉冲波入射金属球雷达截面（ＲＣＳ）计算Ｆｉｇ．３ＢｉｓｔａｔｉｃＲＣＳｐｒｏｆｉｌｅｓｏｆｉｎｃｉｄｅｎｔｗｉｄｅｂａｎｄｓｉｇｎａｌｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｒｅｑｕｅｎｃｙ２．２介质／金属目标电磁散射计算介质通常指不同于自由空间，其普遍形式是具有复数型介电常数和磁化率，实部引起电磁波折射，虚部引发电磁波耗散。采用散射电磁场守恒形式，电导率和磁导率分别为：σｅ＝ωεｉ，σｍ＝ωμｉ。利用介质电磁参数间断处电位移矢量、磁感应强度切第５期许勇等：ＣＦＤ技术在目标电磁特性计算中的应用５２７
【参考文献】：
期刊论文
[1]Finite Volume Time Domain with the Green Function Method for Electromagnetic Scattering in Schwarzschild Spacetime[J]. 贾守卿. Chinese Physics Letters. 2019(01)
[2]理想缺陷目标电磁散射特性提取新方法[J]. 刘战合,王晓璐,王菁,姬金祖,黄沛霖. 航空工程进展. 2017(02)
[3]Numerical Optimization on Aerodynamic/Stealth Characteristics of Airfoil Based on CFD/CEM Coupling Method[J]. Jiang Xiangwen,Zhao Qijun,Zhao Guoqing,Meng Chen. Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics. 2016(03)
[4]电大尺寸目标电磁散射的并行FVTD计算[J]. 许勇,黄勇,余永刚. 空气动力学学报. 2017(06)
[5]面向工程应用能力提升的电磁散射高效数值分析:进展与挑战[J]. 聂在平,胡俊,阙肖峰,何十全. 电波科学学报. 2014(01)
[6]基于流体力学和电磁学方程数值求解的飞行器气动隐身一体化设计[J]. 何开锋,钱炜祺,陈坚强,郭勇颜. 空气动力学学报. 2009(02)
本文编号：3137736
【文章来源】：航空工程进展. 2019,10(05)CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
图１入射高斯型脉冲电磁波信号Ｆｉｇ．１ＩｎｃｉｄｅｎｔｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｗａｖｅｏｆＧａｕｓｓｉａｎｐｕｌｓｅ
求，停止计算条件为积分面上最大电磁场幅度小于－１８ｄＢ。以高斯型宽带脉冲电磁波入射情况下的金属球雷达散射截面计算为例，网格为４９×１２１×６１。输入电磁信号如图１所示，频谱分布如图２所示，金属球宽带信号电磁散射中电磁场时间历程和３个频率对应双站ＲＣＳ分布如图３所示，可以看出：与对应解析解吻合很好。图１入射高斯型脉冲电磁波信号Ｆｉｇ．１ＩｎｃｉｄｅｎｔｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｗａｖｅｏｆＧａｕｓｓｉａｎｐｕｌｓｅ图２频谱分布Ｆｉｇ．２Ｓｐｅｃｔｒｕｍｏｆｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｏｍａｉｎ（ａ）脉冲散射场时间历程（ｂ）ｋａ＝１（ｃ）ｋａ＝５（ｄ）ｋａ＝１０图３宽带脉冲波入射金属球雷达截面（ＲＣＳ）计算Ｆｉｇ．３ＢｉｓｔａｔｉｃＲＣＳｐｒｏｆｉｌｅｓｏｆｉｎｃｉｄｅｎｔｗｉｄｅｂａｎｄｓｉｇｎａｌｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｒｅｑｕｅｎｃｙ２．２介质／金属目标电磁散射计算介质通常指不同于自由空间，其普遍形式是具有复数型介电常数和磁化率，实部引起电磁波折射，虚部引发电磁波耗散。采用散射电磁场守恒形式，电导率和磁导率分别为：σｅ＝ωεｉ，σｍ＝ωμｉ。利用介质电磁参数间断处电位移矢量、磁感应强度切第５期许勇等：ＣＦＤ技术在目标电磁特性计算中的应用５２７
求，停止计算条件为积分面上最大电磁场幅度小于－１８ｄＢ。以高斯型宽带脉冲电磁波入射情况下的金属球雷达散射截面计算为例，网格为４９×１２１×６１。输入电磁信号如图１所示，频谱分布如图２所示，金属球宽带信号电磁散射中电磁场时间历程和３个频率对应双站ＲＣＳ分布如图３所示，可以看出：与对应解析解吻合很好。图１入射高斯型脉冲电磁波信号Ｆｉｇ．１ＩｎｃｉｄｅｎｔｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｗａｖｅｏｆＧａｕｓｓｉａｎｐｕｌｓｅ图２频谱分布Ｆｉｇ．２Ｓｐｅｃｔｒｕｍｏｆｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｏｍａｉｎ（ａ）脉冲散射场时间历程（ｂ）ｋａ＝１（ｃ）ｋａ＝５（ｄ）ｋａ＝１０图３宽带脉冲波入射金属球雷达截面（ＲＣＳ）计算Ｆｉｇ．３ＢｉｓｔａｔｉｃＲＣＳｐｒｏｆｉｌｅｓｏｆｉｎｃｉｄｅｎｔｗｉｄｅｂａｎｄｓｉｇｎａｌｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｒｅｑｕｅｎｃｙ２．２介质／金属目标电磁散射计算介质通常指不同于自由空间，其普遍形式是具有复数型介电常数和磁化率，实部引起电磁波折射，虚部引发电磁波耗散。采用散射电磁场守恒形式，电导率和磁导率分别为：σｅ＝ωεｉ，σｍ＝ωμｉ。利用介质电磁参数间断处电位移矢量、磁感应强度切第５期许勇等：ＣＦＤ技术在目标电磁特性计算中的应用５２７
【参考文献】：
期刊论文
[1]Finite Volume Time Domain with the Green Function Method for Electromagnetic Scattering in Schwarzschild Spacetime[J]. 贾守卿. Chinese Physics Letters. 2019(01)
[2]理想缺陷目标电磁散射特性提取新方法[J]. 刘战合,王晓璐,王菁,姬金祖,黄沛霖. 航空工程进展. 2017(02)
[3]Numerical Optimization on Aerodynamic/Stealth Characteristics of Airfoil Based on CFD/CEM Coupling Method[J]. Jiang Xiangwen,Zhao Qijun,Zhao Guoqing,Meng Chen. Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics. 2016(03)
[4]电大尺寸目标电磁散射的并行FVTD计算[J]. 许勇,黄勇,余永刚. 空气动力学学报. 2017(06)
[5]面向工程应用能力提升的电磁散射高效数值分析:进展与挑战[J]. 聂在平,胡俊,阙肖峰,何十全. 电波科学学报. 2014(01)
[6]基于流体力学和电磁学方程数值求解的飞行器气动隐身一体化设计[J]. 何开锋,钱炜祺,陈坚强,郭勇颜. 空气动力学学报. 2009(02)
本文编号：3137736
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