用FDTD方法研究电磁屏蔽设计问题

本文用时域有限差分（FDTD）方法研究电磁屏蔽设计问题,首先介绍了FDTD方法原理,讨论了FDTD方法应用于电磁屏蔽设计问题时需要解决的几个关键问题,然后推导了孔缝的FDTD算法公式,最后给出了一些计算实例．     

圆柱体内线缆电磁脉冲耦合特性分析

针对具有孔缝圆柱腔体中线缆的强电磁脉冲耦合问题,提出了基于时域有限积分法和Agrawal传输线方程的混合方法.该方法利用时域有限积分法求解腔体中的场分布,采用Agrawal传输线方程计算腔体内线缆的感应电压,提高了孔缝腔体中线缆耦合特性分析的效率.以圆柱腔体中双导线为例,通过计算双导线终端感应差模电压的耦合系数,分析孔缝、导线、腔体和入射电磁脉冲对耦合特性的影响.     

航速振荡对船舶纵摇与垂荡耦合运动的响应模型

为解决船舶纵向速度振荡对纵摇与垂荡运动响应影响问题,开展了有船舶纵向速度振荡条件下的纵摇与垂荡耦合运动响应模型研究。建立了一组坐标系,基于弗汝德-克雷洛夫假定,推导了船体切片的浮力、阻尼力和惯性力,通过对切片的积分得到了船体纵摇和垂荡的水动力(矩),推导并得到了纵摇与垂荡耦合运动响应方程。初步讨论分析了纵向振荡速度、加速度和位移对船体水动力及波浪力(矩)的影响,得到了纵向振荡位移对纵摇与垂荡耦合运动特性有显著影响的初步结论。     

FDTD方法对有孔屏蔽腔的电磁特性分析

介绍了研究有孔腔体电磁特性的一种算法：时域有限差分法（FDTD）,并用FDTD方法对带孔缝机箱的电磁屏蔽特性进行了仿真分析,从而验证该方法对有孔矩形腔屏蔽效能计算的有效性和可靠性。     

具有有限深度环缝的导电屏上单极天线的辐射特性

单极天线安装在理想导电平面屏上,屏上刻有有限深度的环形缝。将单极天线上电流及缝和自由空间交界处的等效磁流作为未知函数,建立了一对耦合积分方程。从方程得到电流和磁流的数值解。从这些电流和磁流计算了输入阻抗和辐射方向图。     

重心布置及漂角对空投气垫艇纵稳性影响分析

为了分析空投气垫艇在不同重心位置和漂角下的纵摇运动响应,利用STAR-CCM+平台的重叠网格技术对气垫艇在规则波中的水动力性能进行数值模拟。研究表明,重心和漂角的变化对空投气垫艇阻力性能和航行稳定性的影响十分敏感,试验中通过改变压块来调整气垫艇重心位置,在低速段即0.4r<0.8时,重心纵向位置前移与垂向位置上移将会导致阻力增加,而当其在高速段即F_r>0.8时,重心纵向位置前移和垂向位置下移将导致阻力减少,为了满足高速船舶性能,因此重心位置布置时宜适当前移。在0°<β<30°范围内,漂角越小,气垫艇受到波浪的激励作用愈加明显,纵摇运动响应幅值越大。优化重心布置方案、漂角等组合形式能够有效提升气垫艇的航行稳定性,综合分析可知该型气垫艇在重心位置靠近艏部且以一定小角度漂角高速航行时,纵向稳定性越高且兴波阻力性能最佳。     

同轴环缝气流作用下锥形液膜线性稳定性分析

为了分析气液同轴离心式喷嘴的雾化机理，对同轴气体作用下的锥形液膜进行时间稳定性分析，推导同轴气体作用下锥形液膜的色散方程，建立离心式喷嘴出口参数预测模型，用于数值求解色散方程。结果表明：喷嘴出口液膜厚度随着喷注压降的增加而减小，喷雾锥角、液膜速度和轴向速度随着喷注压降的增加而增大。同轴气体作用下液膜由正弦模式的表面波主导，因为正弦模式的表面波增长率远大于曲张模式的表面波增长率。当环缝气体喷注速度较小时，增加气体速度会减小气液相对速度，从而减弱气液相互作用，使得液膜主导表面波增长率和频率减小、破碎时间和破碎长度增加。而当环缝气体速度超过一个临界值后，随着气体速度的增大，液膜主导表面波增长率和频率迅速增大，破碎时间和破碎长度迅速减小。     

月球返回舱再入制导律设计

针对以接近甚至超过第二宇宙速度再入地球的登月飞行器制导任务,研究了满足热流、过载、落区等约束的返回舱再入制导律。月球返回舱是低升阻比弹道升力式再入飞行器,控制策略是改变倾侧角的符号和大小。倾侧角大小的确定转化为一个单变量非线性方程求根的问题,倾侧角符号的确定依倾侧反转逻辑来满足横向走廊,其中横向走廊设计成速度的函数。通过综合偏差的Monte Carlo仿真评价制导算法的性能,仿真结果表明制导的纵向标准偏差在30km左右,横向标准偏差小于5km。此外,分析了影响滚转速率的因素,给出了调整反馈增益系数和减小滚转速率及制导精度的关系。     

对某电子设备电磁耦合效应的实验分析

利用电磁仿真软件FEKO建立了设备模型和所需的电磁场环境，对某型电子设备的电磁耦合规律进行仿真实验，并依此参考进行了实地测试。实验数据表明：频率在400MHz以上时设备内部准中心位置有中心聚集效应和明显的窗口耦合，内部设备附近产生强耦合场；开门破坏了设备内部谐振腔，造成内部谐振场强幅度变小，电源线接口处电场强度较高，电磁能量易被耦合入电源系统，需要采取保护措施。仿真结果为实际试验和具有类似尺寸孔隙的设备提供了参考。     

在平面波环境下对某型电子设备的仿真实验研究

为了研究某型电子设备的电磁耦合规律，利用电磁仿真软件FEKO建立了设备模型和所需的平面波环境。研究表明：当频率为400MHz时壳体表面的感应电流值最大，而内部电磁耦合场强度最大值表现在频率为700MHz时；在频率为700MHz时靠近电源线人口处场强值有突越，应着重对进入的电源线缆进行防护；在频率为700MHz和300MHz时曲线在底部开口附近呈现较强的电磁耦合现象，开口两侧电磁耦合场呈近似对称分布，设备内部的布局使其随着实验频率的升高趋于非对称化；设备内部腔体中心附近存在电磁耦合场的增强区域，工作人员或测试仪器宜避开此区域。