【摘要】：薄涂覆結構在實際工程中應用廣泛,除具有復雜結構的飛行器表面涂覆外,薄涂覆結構還廣泛應用于微帶天線、天線罩的設計當中。在雷達隱身技術中,一般通過降低RCS(Radar Cross Section,雷達散射截面)來提高雷達系統(tǒng)或飛行器系統(tǒng)的隱身性能。采用吸波材料涂覆結構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構時會產(chǎn)生較大未知量,這極大地增加了計算難度。為實現(xiàn)薄涂覆結構的電磁散射特性仿真分析,與之對應的電磁近似算法應運而生。目前計算薄涂覆問題的近似算法主要有阻抗邊界條件法和薄介質片等效法。阻抗邊界條件法通常具有較強的有效性約束條件,不具有廣泛的適用性;薄介質片等效法對計算資源的要求相對較高,由于場的法向分量通過脈沖基函數(shù)定義,這會額外增加未知量的個數(shù)。在此基礎上,本文研究了針對薄涂覆結構的近似方法。本文介紹了矩量法的基本理論,包括矩量法的基本過程和廣泛使用的RWG基函數(shù);同時介紹了電場積分方程、磁場積分方程和混合場積分方程的構建及其矩量法解,且針對散射問題,討論了近場和遠場兩種散射場的計算方法。以上述理論為基礎,重點闡述了涂覆問題的基本理論,介紹了幾種主流算法,包括阻抗邊界條件、薄介質片等效等,并研究了廣義薄涂覆等效模型,計算了雷達散射截面,并與商業(yè)軟件全波模型和等效模型的結果進行對比,驗證了算法的正確性。相比于全波模型,薄涂覆等效模型在保證計算結果準確性的同時,沒有增加額外的未知量,這極大地減少了對計算資源的消耗,因此在計算薄涂覆目標電磁散射特性問題時,使用該算法能更高效地進行求解和分析。為了解決仿真電大尺寸目標電磁散射特性時計算量大、存儲量大以及對于腔體結構迭代解法難于收斂的問題,實現(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,利用高性能計算機進行并行計算,擴大了計算規(guī)模,實現(xiàn)了對電大尺寸薄涂覆目標電磁散射特性的分析。
【圖文】：

隱身飛機示意圖

采用并行 LU 分解算法進行求解，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”超級計算機1.3 本文的主要工作及內容安排本文主要從應用需要的角度，進行了薄涂覆目標電磁散射特性的分析和研究。在矩量法的基礎上，介紹了基函數(shù)的基本概念、電場與磁場積分方程的基本形式及其矩量法解。本文重點分析和闡述了針對薄涂覆電磁散射特性分析時常用的方法，包括阻抗邊界條件和薄介質片等效等方法，并在該方法的基礎上提出近似。此外，還研究了并行理論的基礎，尤其是矩量法的并行理論基礎，實現(xiàn)了矩陣填充和矩陣求解的并行化，并在此理論基礎上分析了薄涂覆目標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，每一章的組織結構如下：第一章：簡述了基于矩量法的薄涂覆目標電磁散射特性分析這一課題的研究意義和工程背景
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN011

【參考文獻】

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本文編號：2689747