二维纯导体高精度电磁散射数值模拟研究

发布时间：2017-10-25 15:35

  本文关键词：二维纯导体高精度电磁散射数值模拟研究

  更多相关文章： 隐身 雷达散射截面 间断有限元方法 Maxwell方程 非结构网格 计算流体力学

【摘要】：随着现代科技的迅猛发展,未来战场的作战环境以及作战方式将变得尤为复杂。对于未来战争格局的变化趋势,作为一门发展前景广阔的新兴应用科学,隐身技术的兴起担负着至关重要的作用,因此被誉为当今立体化战争(即陆、海、空、天、电磁五位一体)中最有效、也是最重要的突防战术手段之一。目标的雷达散射截面是用来度量雷达目标对于照射电磁波散射能力的物理量,也是用来衡量目标隐身性能的重要指标。计算目标雷达散射截面的方法各式各样,但是,现有的频域方法以及部分时域方法在解决复杂物体的电磁散射时,仍会遇到很多困难。通过研究发现计算流体力学中的Euler方程与电磁学中的Maxwell方程有着相同的守恒形式,而且采用间断有限元方法已经在流场问题上得到广泛的尝试,因此可以将成熟的技术应用到求解时域Maxwell方程中。本文基于非结构网格的,采用高阶间断有限元方法离散时域Maxwell方程,非定常时间推进采用四步龙格-库塔格式。为了加速计算采用网格分区并行技术。值得注意的是,文中的物面单元为弯曲单元,最大程度地还原物面的真实性。从圆柱、方柱以及较复杂的验证算例的计算结果中可以看出,当采用高阶格式时,即使计算域选用非常稀疏的网格也能得到较高精度的数值结果。RCS的数值结果与精确解的对比表明,计算精度随着阶数的提高而显著提高。本文中的方法非常适合复杂外形的计算并且对网格质量的要求很低。
【关键词】：隐身 雷达散射截面 间断有限元方法 Maxwell方程 非结构网格 计算流体力学
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O241.82
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 引言11-17
• 1.1 现代隐身技术背景介绍11-13
• 1.2 目标的雷达散射截面13-16
• 1.3 本文主要内容16-17
• 第二章 RCS计算方法17-35
• 2.1 频域法17-25
• 2.1.1 低频区（l＜λ）18
• 2.1.2 谐振区（l≈λ）18-19
• 2.1.3 高频区（l≥λ）19-25
• 2.2 时域法25-35
• 2.2.1 有限元法25-26
• 2.2.2 时域有限差分法26-29
• 2.2.3 时域有限体积法29
• 2.2.4 间断有限元法29-35
• 第三章 麦克斯韦方程组35-43
• 3.1 麦克斯韦方程组35-39
• 3.2 麦克斯韦方程组守恒形式39-41
• 3.3 入射波类型41-43
• 3.3.1 TM（Transverse Magnetic）波41
• 3.3.2 TE（Transverse Electric）波41-43
• 第四章 间断有限元法的数值模拟43-52
• 4.1 控制方程43
• 4.2 间断有限元数值离散43-44
• 4.3 几何映射44-47
• 4.4 边界条件47-48
• 4.5 时间迭代48-49
• 4.6 并行技术49-52
• 4.6.1 并行技术基本结构49-50
• 4.6.2 网格分区和预处理50-51
• 4.6.3 并行分区边界处理51-52
• 第五章 数值结果52-64
• 5.1 金属圆柱RCS计算52-55
• 5.2 金属方柱RCS计算55-57
• 5.3 复杂外形RCS计算57-64
• 5.3.1 带鼓包NACA0012翼型57-59
• 5.3.2 NACA0012双翼型59-61
• 5.3.3 多段翼61-64
• 第六章 总结与展望64-65
• 参考文献65-70
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文70-71
• 致谢71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

1 吕宏强;徐伊达;高煜X;边乐超;;Maxwell方程的高阶间断有限元数值解法[J];南京航空航天大学学报;2014年06期

2 廉西猛;张睿璇;;地震波动方程的局部间断有限元方法数值模拟[J];地球物理学报;2013年10期

3 高煜X;陈红全;;基于非结构网格格点FVTD算法的电磁散射模拟[J];南京航空航天大学学报;2013年03期

4 夏轶栋;伍贻兆;吕宏强;宋江勇;;高阶间断有限元法的并行计算研究[J];空气动力学学报;2011年05期

5 吕宏强;伍贻兆;周春华;田书玲;;稀疏非结构网格上的亚声速流高精度数值模拟[J];航空学报;2009年02期

6 贺立新;张来平;张涵信;;任意单元间断Galerkin有限元计算方法研究[J];空气动力学学报;2007年02期

7 贺立新;张来平;张涵信;;间断Galerkin有限元和有限体积混合计算方法研究[J];力学学报;2007年01期

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本文编号：1094394