图形电磁计算方法的改进及在电磁计算中的应用
近年来,电磁散射问题已经成为计算电磁学中的一个重要研究领域,对复杂目标的电磁散射特性进行快速、高效地分析,具有重要的理论意义和实用价值。对于工程实际问题,由于问题的复杂性使得解析方法受到很大限制,因此对于数值方法的研究就显得尤为重要。图形电磁计算方法具有计算速度快、精度高等优点,目前被认为是求解高频区复杂目标电磁散射问题有效的方法之一。本文在传统图形电磁计算方法的基础上,做了以下几方面的工作: 传统图形电磁计算方法中计算导体表面面元散射时使用等比投影,这样在显示分辨率不够高的情况下,即使是远离中央较倾斜的面元也可以计算得到较大的场强值,从而使RCS值增大而产生较大的误差。为了充分利用显示区分辨率,本文使用拉伸投影,对传统的面元法提出了改进方法,把导体表面面元投影得到的像素当作具有一定尺寸的矩形。用改进的面元散射场解析式对物体的散射场进行求解,即使在较大的像素尺寸下,仍然可得到较小的误差。计算结果表明,在像素的分辨尺寸很小时,两者具有相同的计算精度,但是当显示分辨率不够高的情况下本文方法具有更高的计算精度。 对于棱边散射场的计算,本文将赵维江等提出的等效电磁流边缘分量表达式应用于图形电磁计算方法中目标边缘散射场的计算,并推导出相应绕射系数的改进形式。增量长度绕射系数是计算边缘散射场的一种方法,但在某此观察方向上该方法会呈现出某些奇性,为消除奇异性,Michaeli选择新的积分方向推导出等效电磁流边缘分量的另外一种表达式,由于Michaeli的等效电磁流表达式在增量长度绕射系数不奇异的情况下与ILDC的计算结果可能会有较大的差别。而新的等效电磁流边缘分量表达式既能克服上述某些奇异性困难,还能与增量长度绕射系数保持很好的一致性,本文方法与传统的图形电磁计算所得的结果相比较,计算结果表明本文方法的正确性并具有更高的计算精度。 对于棱边散射场的离散化计算公式也提出了改进方法,把投影得到的像素认为是有一定尺寸的线段,这样在像素尺寸较大的情况下,改进后的方法能够极大地提高计算结果的准确度。文章在最后对典型几何体进行了验证并给出了复杂目标RCS的计算结果。计算结果说明,本文方法在和传统图形电磁计算方法相比具有更高的计算精度和准确性,基本适应大型雷达目标的RCS计算,且计算速度较快。
电磁散射;图形电磁计算方法;拉伸投影;面元散射场解析式;绕射系数
安徽大学
硕士
电磁场与微波技术
李民权
2008
中文
O441.4
72
2012-06-04（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）