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高阶各向异性阻抗边界条件的研究

赵惠玲  
【摘要】: 涂敷目标的电磁散射研究一直是目标低可探测性设计中的一项重要研究内容,随着新材料开发和在电磁学领域的渗透,研究各向异性介质覆盖导体目标结构的电磁散射特性及目标的低雷达散射截面优化设计,是目前各种飞行器的低可探测性设计中亟待解决的问题。本文以各向异性介质涂敷结构为研究对象,研究各向异性阻抗边界条件的导出和在平面及曲面结构上的应用方法和应用条件,最后,针对几类典型体的RAM进行优化设计,建立快速、有效的设计方法。主要研究工作包括以下几个方面: 1、建立单层、多层任意介质涂敷平面和一维曲面结构的谱域高阶张量阻抗边界条件理论; 2、依据各向异性介质内部场的传播特性,采用谱域法建立单层各向异性介质和多层复杂介质涂敷结构的一维和二维高阶张量阻抗边界条件。引入优化算法,有效地提高了高阶张量阻抗边界条件的精度。通过对平面涂敷边界的阻抗和反射系数的数值模拟,研究了影响高阶张量阻抗边界条件在模拟平面边界特性上的精度的因素; 3、将一维平面高阶张量阻抗边界条件转换到柱面结构上,对曲面结构进行局部平面等效,研究高阶张量阻抗边界条件应用于各向异性介质涂敷的柱面导体目标上的应用精度和应用条件; 4、针对各向异性介质涂敷的三维旋转体目标,从各向异性介质内的Green函数出发,建立了目标表面的积分方程,运用伽略金法,给出这类目标的精确数值解—矩量法解,通过退化,与解析解对比,验证所建模型的正确性; 5、将各向异性介质涂敷的三维旋转体目标进行局部平面等效,应用二维高阶张量阻抗边界条件,建立这类目标电磁散射分析的高阶阻抗边界条件解。计算过程和结果与矩量法进行比较,讨论了高阶张量阻抗边界条件在表面曲率半径连续和不连续的三维目标上的应用精度和应用条件; 6、给出多层介质涂敷平面、球面和半球面结构雷达吸波材料优化设计的统一表达式。采用二进制遗传算法,对多层介质涂敷平面结构的雷达吸波材料进行 西北工业大学博士学位论文 了优化设计。针对球面和半球面结构的雷达吸波材料优化设计时间长,提出三点 改进方法:染色体采用浮点数编码;依据优化目标的电尺寸采用不同的优化策略; 优化过程中采用分段变参数的优化方法。有效地提高了GA的优化计算效率。


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