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《电子科技大学》 2007年
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三维电大复杂腔体电磁散射问题的混合快速算法研究

罗威  
【摘要】: 现代战争中武器平台的生存能力很大程度取决于它的隐身特性,对于战机尤其如此。而进气道对战机的雷达散射截面有巨大的贡献,因此腔体电磁散射特性的分析是战机等飞行器隐身、反隐身以及目标特征分析技术的重要基础,有着重要的军事意义。本文主要研究了在保证合理精度的前提下快速求解介质涂覆电大复杂腔体的散射特性的理论方法。 本文首先系统阐述了整个课题研究的基础—迭代物理光学法和快速多极子方法,将快速多极子方法引入到迭代物理光学法的迭代过程,从而有效地降低了迭代物理光学法迭代过程的时间复杂度,对腔体的分组方法进行了分析讨论,采用结构化分组,利用转移因子的平移不变性和夹角不变性对转移因子的计算和存储进行了优化。 针对快速多极子转移过程需要计算众多的角谱分量造成耗费大量的计算时间的问题,本文引入射线多极子和快速远场近似来降低快速多极子的计算复杂度,为了充分利用射线多极子方法中参与计算的有效角谱分量随着组间距离增大而变少的特性,本文提出一种随着组间距离增大自适应调整参与计算的角谱分量的锥形区域的射线多极子方法,而当两组距离足够大而位于远场时,用远场近似方法进一步简化计算。 针对迭代物理光学法本身并不一定收敛的情况,本文给出了JMRES+FMM混合计算理论模型,在保留迭代物理光学法的物理特性的同时通过引入两个松弛因子来确保算法收敛。本文应用FBIPO+FMM来求解狭长腔体,利用电磁波在腔体里的传播特性加快收敛速度。为了进一步提高计算效率,采用分段级联技术来加速腔体的计算,本文用迭代物理光学法结合快速算法来求解每段子腔体的散射矩阵,从而极大的提高了可求解腔体的电尺寸。针对可能包含复杂终端的腔体,本文采用广义互易积分将腔体分成形状相对简单的腔体前端和包含终端结构的腔体尾端,两部分独立分析,腔体前端用迭代物理光学法结合快速算法处理,而腔体尾端可以用精确的低频方法求解,有效地降低了问题的分析难度。 为了有效减缩RCS,腔体可能全部或局部涂敷吸波介质材料。针对这种情况,本文采用阻抗边界条件结合迭代物理光学法来求解,应用快速多极子方法来加速IPO+EIBC混合算法。 最后,本文研究了应用计算效率更高的多层快速多极子来加速计算,通过对插值矩阵的边界处理提高了插值的精度。对IPO结合快速算法用于极深的电大腔体的求解作了初步分析并对下一步的工作研究进行了展望。 全文给出的计算实例证明了本文研究方法的高效,为电大复杂腔体电磁散射特性快速求解提供了有力的分析工具。
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:V218

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【引证文献】
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1 杨涛;杨青真;李岳锋;;轴对称及二元喷管RCS的数值模拟[J];航空动力学报;2011年08期
2 陈立海;杨青真;陈玲玲;崔金辉;;不同喷口修形的二元收敛喷管RCS数值模拟[J];航空动力学报;2012年03期
3 闫紫光;杨青真;陈立海;崔金辉;;半埋入式进气道设计及RCS数值仿真研究[J];计算机仿真;2012年09期
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1 弋宁;合成孔径激光雷达成像仿真实验研究[D];西安电子科技大学;2011年
【参考文献】
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6 丁振宇,洪伟;快速多极子在任意截面均匀介质柱散射中的应用[J];电波科学学报;2001年03期
7 刘红星,赵伯琳,李言荣;FMM算法用于二维复杂散射体的RCS计算[J];电波科学学报;2003年03期
8 胡俊,聂在平,王军,邹光先,胡颉;三维电大目标散射求解的多层快速多极子方法[J];电波科学学报;2004年05期
9 弓晓东,胡俊,聂在平,王浩刚,王军,孟敏;三维导电目标电磁散射的高阶多层快速多极子方法[J];电波科学学报;2004年05期
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 王浩刚;电大尺寸含腔体复杂目标矢量电磁散射一体化精确建模与高效算法研究[D];电子科技大学;2001年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 曾渊;阻抗边界条件理论与研究应用[D];西北工业大学;2003年
2 李南京;阻抗边界条件的研究及其在FDTD法中的应用[D];西北工业大学;2002年
【共引文献】
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3 潘小敏;皮维超;盛新庆;;基于共享内存的高效OpenMP并行多层快速多极子算法[J];北京理工大学学报;2012年02期
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6 巩英明;;吸波涂料用于腔体的RCS减缩的计算方法研究[J];磁性材料及器件;2008年03期
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8 刘红星,赵伯琳,李言荣;FMM算法用于二维复杂散射体的RCS计算[J];电波科学学报;2003年03期
9 胡俊,聂在平,王军,邹光先,胡颉;三维电大目标散射求解的多层快速多极子方法[J];电波科学学报;2004年05期
10 弓晓东,胡俊,聂在平,王浩刚,王军,孟敏;三维导电目标电磁散射的高阶多层快速多极子方法[J];电波科学学报;2004年05期
中国重要会议论文全文数据库 前7条
1 何小祥;徐金平;顾长青;;电大尺寸介质涂敷腔体电磁散射特性IPO/IBC方法研究[A];2003'全国微波毫米波会议论文集[C];2003年
2 何小祥;徐金平;;具有阻抗边界的IPO与FEM混合方分析电大尺寸复杂腔体电磁散射特性[A];2003'全国微波毫米波会议论文集[C];2003年
3 李凌鹏;王全全;陈如山;丁大志;樊振宏;;网络并行计算在多层快速多极子法中的应用[A];2007年全国微波毫米波会议论文集(上册)[C];2007年
4 王文博;徐金平;;基于MLFMA与阻抗矩阵插值法快速分析介质体宽带电磁问题[A];2009年全国微波毫米波会议论文集(下册)[C];2009年
5 姜兆能;陈如山;陈华;樊振宏;丁大志;;多分辨预条件结合混合形式快速多极子算法分析低频散射问题[A];2009年全国微波毫米波会议论文集(下册)[C];2009年
6 李静;孙玉发;;阵列天线宽带电磁散射特性的快速分析[A];2009年全国微波毫米波会议论文集(上册)[C];2009年
7 胡俊;聂在平;温剑;余鹏;王军;赵华鹏;张俊;;一种精确通用高效的电磁仿真工具—AUEST_E软件[A];第六届全国电磁兼容性学术会议2004EMC论文集[C];2004年
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1 芮锡;旋转结构体电磁问题的高效分析与应用[D];电子科技大学;2010年
2 黄红瑕;复杂媒质中瞬态电磁场快速算法的研究[D];华北电力大学(北京);2011年
3 何湘;飞机局部等离子体隐身探索研究[D];南京理工大学;2010年
4 成斌;基于TCPN模型的并行系统性能分析方法研究[D];上海大学;2011年
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6 聂小春;电磁散射混合方法及相关问题研究[D];西安电子科技大学;2000年
7 闫玉波;FDTD在工程瞬态电磁学中的应用[D];西安电子科技大学;2000年
8 王浩刚;电大尺寸含腔体复杂目标矢量电磁散射一体化精确建模与高效算法研究[D];电子科技大学;2001年
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10 丁卫平;电磁散射与辐射问题中基于矢量有限元的混合方法研究[D];南京航空航天大学;2003年
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1 李明磊;复杂目标电磁散射分析中的参数化建模及并行求解[D];西安电子科技大学;2011年
2 栾潇;多层格林函数插值法的并行化研究[D];西安电子科技大学;2010年
3 余青;舰载平台多天线辐射特性及电磁兼容性研究[D];西安电子科技大学;2011年
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6 麻连凤;积分方程求解复杂目标电磁散射问题的关键技术研究[D];电子科技大学;2011年
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10 赵克明;电大导体目标宽带RCS快速计算的关键技术研究[D];安徽大学;2011年
【同被引文献】
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1 姬金祖;刘战合;;基于面元分组的电磁遮挡算法及其优化[J];北京航空航天大学学报;2009年04期
2 刘建新,高攸纲;几何绕射理论应用中的后向射线跟踪问题[J];北京邮电大学学报;1996年02期
3 崔索民,吴振森;PTD和PTDEEC算式的奇异点处理[J];电波科学学报;1997年04期
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6 顾长青,舒永泽,徐金平;物理光学迭代法的子域连接法[J];电子学报;2001年03期
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9 张慧敏;李新阳;;大气湍流畸变相位屏的数值模拟方法研究[J];光电工程;2006年01期
10 王立瑾;李强;魏宏刚;廖胜;沈忙作;;大气湍流随机相位屏的数值模拟和验证[J];光电工程;2007年03期
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1 郭亮;合成孔径成像激光雷达实验与算法研究[D];西安电子科技大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 王(王景);IPO-FDTD混合法计算三维复杂腔体的RCS[D];南京航空航天大学;2002年
2 许小艳;开口腔体的RCS计算[D];西安电子科技大学;2007年
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【二级参考文献】
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8 胡俊,聂在平,王军,邹光先,胡颉;三维电大目标散射求解的多层快速多极子方法[J];电波科学学报;2004年05期
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1 万国宾;带罩天线与有限阵列结构的研究[D];西安交通大学;2000年
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1 刘贤峰;腔体电磁散射特性的建模与校模[D];电子科技大学;2000年
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1 罗威;高正平;张怀武;;MLFMA用于三维电大复杂腔体电磁散射特性的快速计算[J];计算物理;2007年04期
2 聂小春,葛德彪,阎玉波;IPO-MoM混合法分析开槽电大目标的电磁散射[J];电子学报;1999年09期
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1 邓军;基于边界元法的变电站内工频电场计算方法研究[D];重庆大学;2010年
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8 张国忠;UV-MLFMA与插值方法快速分析复杂目标电磁特性[D];南京理工大学;2010年
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10 李光亚;目标电磁散射的混合算法研究[D];西安电子科技大学;2010年
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