船舶轴频电场等效源强度计算方法

为了利用水平时谐电偶极子对实际船舶的轴频电场进行建模,需要确定等效偶极子的源强度和位置。针对安装有外加电流阴极保护系统的船舶,通过分析轴频电场产生的物理机理,明确了等效源是两个方向相反的水平时谐电偶极子叠加的结果。在此基础上,提出一种轴频电场等效源强度计算的实用方法,即可通过反演测量静电场得到的静态偶极子源强度、轴频电场信号包络最大值与静电场信号幅值的比例系数综合确定,且等效源位置与静电场偶极子的位置相同。船模试验证实了所提方法的有效性。     

印刷对数周期天线的FDTD分析与实验

采用非均匀网格时域有限差分(NU FDTD)方法,对单层印刷对数周期阵子天线(PLPDA)进行了电磁仿真,分析了单面和双面介质盖板对PLPDA性能的影响,得到了PLPDA的驻波和方向图特性,并进行了实验验证,分析结果与实验结果吻合得较好。     

FDTD 中微带线激励源分析

FDTD已广泛应用于微带问题的计算 ,本文在分析各种微带线馈电激励设置方式的基础上提出了一种新的激励设置方式 ,本方法不仅能计算Gaussian脉冲激励 ,也能计算正弦波激励。计算过程中 ,源平面无需切换成吸收边界。由于场区的划分使反射场自然从总场区分离出来。     

有耗媒质中目标体散射特性的TSNU-PSTD模拟

结合PML边界条件的傅立叶时域伪谱(PSTD)算法已被广泛用于模拟电磁波传播和目标散射,但传统的PSTD方法在每个坐标方向上需要均匀分布的空间坐标网格点,因而不能够很好地模拟曲面目标和与网格空间尺寸不一致的目标,基于变空间非均匀网格的PSTD(TSNU-PSTD)方法可以很好地克服这些不足。将CFS-PML边界条件应用在PSTD算法中,并将其与TSNU-PSTD方法相结合模拟了大范围有耗媒质中介质体目标的电磁散射,部分计算结果与FDTD计算结果进行了比较。仿真结果表明,TSNU-PSTD算法只需平均每波长分成3个网格就可以得到令人满意的计算结果,可高效地分析大范围有耗媒质中曲面形状目标体的散射特性。     

浅海中船舶轴频电场建模方法

为了对浅海环境中的船舶轴频电场进行建模,以基本模拟单元——水平时谐电偶极子为例,根据惟一性原理结合边界条件求解赫兹矢量势。通过电磁场与赫兹矢量势的关系式,推导了其在浅海环境下在海水中产生的电磁场的计算公式。对水平直流电偶极子在三层介质下的电磁场分布进行了求解,对其在海水中产生电场的空间分布特性及通过特性进行了分析。在实验室中模拟浅海海洋环境和水平时谐电偶极子,将水平时谐电偶极子和直流电偶极子在轴频段的电场分布仿真结果与实际测量结果做对比。结果表明,时谐电偶极子实际电场分布与理论计算结果一致,证明了推导过程和所得解析表达式的正确性;水平直流电偶极子在对轴频电场的信号包络中进行求解时建模精度高,可替代水平时谐电偶极子的计算模型,且具有更高的工程实用性。     

空气-海水两层模型中雷电在海水中产生的电磁场计算

将任意分布的电流源产生的电磁场看作是电偶极子产生的电磁场的叠加,利用镜像法推导了上半空间中的垂直直流电偶极子在两层媒质中产生电磁场的解析解.基于BG 模型,将雷电回击通道等效为无穷多个电偶极子的组合,通过对回击通道积分,计算了在空气-海水两层模型中雷电在海水中产生的电磁场.模拟结果证明,雷电产生的电磁场是水下电磁场传感器设计必须考虑的因素之一.     

高阶稠密矩阵的并行求逆与应用

采用基于列交换的Ｇａｕｓｓ－Ｊｏｒｄａｎ并行算法来解决空气动力学中超音速高阶面元法的稠密矩阵求逆问题,该方法采取了块循环数据分配方式,尤其对超立方体结构的并行机系统来说具有通讯优势。在４台ＳＧＩ工作站构成的２×２网格上进行的实验表明,对秩为１０００左右的矩阵可得到５７％～６４％的效率。     

基于FDTD的脉冲法计算三维目标宽带RCS频率响应

探讨了采用基于时域有限差分法(FDTD)的脉冲法来快速获取三维目标宽带RCS频率响应.将入射波设置为高斯脉冲,对目标进行瞬态分析,将得到的电磁场进行傅里叶变换,从而得到目标的频域散射特性,并对比文献证明了程序的有效性.计算了某新型飞机的双站RCS分布情况,以及该飞机的鸭翼在不同迎角下的宽带RCS频率响应,并对结果进行了分析.     

MPSTD算法在波导分析中的应用

研究了多域伪谱时域(MPSTD)算法应用于波导问题分析时的激励源设置,并在此基础上,采用MPSTD算法计算了波导截止频率和典型三维波导结构的S参数,计算结果与HFSS或FDTD的计算结果做了比较,数值仿真表明,将MPSTD算法应用于波导问题的分析,可实现对波导问题的精确建模,具有较高的计算效率和计算精度,波导问题的MPSTD分析拓展了MPSTD算法的应用领域,为复杂波导问题的精确求解提供了一种思路。     

国外磁扫雷具装备及技术发展

针对国外磁扫雷具的发展现状,基于磁扫雷具的磁源类型,分别研究了永磁式、螺线管式、电极式3类磁扫雷具,对比分析了各型磁扫雷具装备、磁扫雷具技术的发展现状。基于磁扫雷具的技术体制、磁场来源、磁场发生机理、模拟模式等要素,给出了磁偶极子、时谐磁偶极子、磁四极子、有限长载流直导线、载流线圈、有限长空心螺线管、有限长带铁芯的螺线管、旋转椭球体、点电极、线电极、电偶极子、时谐电偶极子、点电流源等多类等效磁场数学模型。对比分析了各型磁扫雷具的磁场数学模型,定性分析了不同磁扫雷具对舰船磁场的模拟精度。结果表明,磁扫雷具磁源技术的研究仍集中于永磁式、螺线管式、电极式等几大类,研究方向多为对单一种类的磁源进行线列阵组合、对不同磁源进行集成等方面,线列阵磁扫雷具和电极式磁扫雷具为目前的主流方向。研究结果为磁扫雷具的磁场建模、发展方向、水雷的抗磁扫等提供了参考依据。     

天线宽频辐射功率的FDTD数值计算

为了实现混响室的仿真电场值与实测值的直接对比,需要计算发射天线的宽频辐射功率．基于坡印廷矢量的面积分,利用时域有限差分算法和快速傅里叶变换,得到了天线宽频辐射功率的快速计算方法．应用该方法对半波偶极子天线和短偶极子天线进行数值仿真,通过仿真值与理论值的比较,验证了该方法的正确性．该方法适用于任何能够用FDTD进行合理建模的电磁设备的辐射功率计算,且一次计算即可得到宽频辐射功率,不仅为混响室仿真结果的归一化打下基础,而且也是分析其他电磁设备宽频辐射特性的可行方法．     

浅海中非金属圆柱体的扰动电场

为研究主动电场作用下非金属圆柱体目标所产生的扰动电场分布,基于镜像法和区域网格化的思想,建立了浅海环境下非金属目标的二次电偶极子模型。利用该模型计算出目标周围不同位置处的扰动电场,并与边界元软件仿真结果进行对比,结果表明扰动电场水平分量误差小于3%。开展水池模型实验,实测结果与所提模型计算值基本一致,证明了所建立的二次电偶极子模型的准确性。     

螺旋桨梢涡卷起数值计算

通过解析公式计算得到面源和面偶的诱导速度,在面偶附近区域,用涡环代替面偶,计算得到螺旋桨的速度场,根据尾涡面必须和当地流体流速相切的原则,修正原来尾涡面的形状,逐步迭代直至尾涡形状收敛,用这种方法预报了三维水翼和螺旋桨的尾涡面的形状和梢涡卷起,与试验结果有较好的一致性。     

运动潜艇的感应电场分布

采用相对论电磁变换法计算了单个磁偶极子匀速运动时产生的感应电场三分量。利用沿圆柱表面排列的磁偶极子阵列近似模拟潜艇的磁场分布,通过对磁偶极子阵列运动感应电场三分量的积分运算,得到了潜艇运动感应电场的分布规律,解决了由高斯定理计算感应电场因电场方向不同难以进行积分运算的难题。利用海水中布放的传感器,实际测量了运动潜艇模型的感应电场,测量结果验证了所提出的感应电场计算方法的正确性。     

建筑物内部电场强度分布特性数值模拟研究

为解决建筑物内部空间电场强度分布难以量化的问题,采用时域有限差分（FDTD）法,对以平面波为激励源,二阶Mur收边界条件的闭合规则建筑物、非规则加窗建筑物和含钢筋非规则加窗建筑物3种模型结构内部电场强度分布特性进行模拟,并通过FEKO软件对计算结果的有效性进行验证。结果表明：普通混凝土材质的建筑物对平面波电场几乎无屏蔽效能;吸波混凝土材质的建筑物对平面波电场的屏蔽效能也较为有限,且随激励源频率的增加,在建筑开窗区域附近的谐振性增强,屏蔽性减弱;通过对植入钢筋墙体建筑物采用细线FDTD法的场强分布计算,证明金属钢筋可提高建筑围护结构的屏蔽效能。     

加脊喇叭天线的时域分析

采用了结合完全匹配层 (PML)吸收边界的时域有限差分方法 (FDTD)分析了加脊喇叭天线的时域特性。利用环路积分方法 (CP)处理曲线金属边界和脊间窄缝 ,计算了天线的阻抗以及口径场的幅相分布 ,结果表明 ,FDTD法分析天线时域特性是非常有效的     

基于等效电路和点电流源的潜艇水下腐蚀电场估算

为了对潜艇涂层破损状态的水下腐蚀电场进行快速评估,基于电化学腐蚀原理和潜艇结构特点,建立潜艇涂层局部破损时的腐蚀电流等效电路,对潜艇涂层局部破损时的腐蚀电流强度进行估算,并基于点电流源对潜艇腐蚀电场建模,将潜艇涂层破损部位和裸露螺旋桨等效为点电流源,利用点电流源在分层介质中的电场计算公式对潜艇涂层破损时的腐蚀稳恒电场进行估算。与某型潜艇腐蚀电场商业有限元软件COMSOL仿真结果对比表明：该估算方法得到的潜艇表面腐蚀电流和不同路径电场分布曲线规律与COMSOL仿真结果基本一致,电流估算值相对误差不超过6.5%,电场各分量峰峰值相对误差不超过18%。     

舰船水下静态电场深度换算的格林函数法

为从有限深度、有限范围内的舰船水下静态电场数据获知实际舰船更大深度上的场分布特征,在对深海环境中舰船静态电场满足的拉普拉斯方程进行求解的基础上,提出静态电场深度换算的格林函数法,推导出了换算公式的边界积分表达式,给出了实际应用中换算公式的近似计算方法。以舰船静态电场的基本模拟体——单个水平电偶极子的场为例,采用数值仿真的方法对换算公式进行了验证,并对近似计算方法进行了讨论。研究结果表明:该方法可直接通过对测量平面上离散场量进行二重求和来实现静态电场的各类深度换算;与文献中已有的换算方法相比,其换算过程更为快捷。