一種基于MB-CRWG基函數的電磁散射分析方法、設備及介質技術

本發明專利技術公開了一種基于MB

【技術實現步驟摘要】
一種基于MB
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CRWG基函數的電磁散射分析方法、設備及介質


[0001]本專利技術涉及一種適用于多尺度目標的電磁散射求解的方法、設備及介質，尤其涉及一種新的MB
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CRWG基函數。

技術介紹

[0002]電磁散射問題一直受到國內外學者的廣泛關注。矩量法(Method of Moments,MoM)是計算目標電磁散射特性的有效途徑，其需要先對計算目標離散。在實際工程需求中，電磁計算的目標往往是多尺度的且具有曲率變化很大的曲面和圓形錐角等突變結構。對于多尺度目標，往往需要在網格分辨率和計算消耗之間做出權衡，因此常用的做法是將多尺度目標按照其結構的不同尺寸和幾何特征劃分成不同的子域，根據所需精度使用不同大小的網格單元對子域進行合適的網格劃分，例如用粗網格離散光滑的部分，用密網格離散不光滑的部分。然而，使用不同大小的三角形模擬不同的表面部分以生成高質量、高精度的共形網格是一項非常費力的任務。
[0003]與共形網格相比，非共形網格的生成要簡單得多。將多尺度目標按照其結構的不同尺寸和幾何特征劃分成不同的子域，根據所需精度使用不同大小的網格單元對子域進行合適的網格劃分，可以在保證對目標幾何模擬的精度的前提下盡可能減少離散所需網格單元數目，從而縮減矩量法中的未知量，減少所需計算資源。但是，這樣的網格劃分帶來的問題是在相鄰子域的公共邊界處會導致網格節點不匹配，即網格是非共形的，非共形網格會導致網格上的電流不連續，這是矩量法不能容忍的。
[0004]為了緩解這一問題，基于半RWG(Half RWG，HRWG)基函數的不連續伽略金技術被提出。但是，不連續伽略金技術需要引入內部懲罰項來處理非共形網格中在兩個相鄰HRWG基函數的重疊邊緣上存在的誤差電荷累積。由于多出了附加的積分項，不連續伽略金積分方法的阻抗計算變得相對復雜，其內部懲罰項的系數需要經驗選取并且會影響迭代求解的速度。MB
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RWG基函數同樣可以解決電流連續性問題，相比于不連續伽略金技術，MB
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RWG基函數更易于使用。使用MB
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RWG基函數可以方便地將兩個分別使用不同大小的平面三角形離散的表面連接起來。然而對于具有大曲率的表面，如果離散所用的平面三角形的尺寸不夠小，那將無法獲得較高的建模精度，但是使用足夠小的平面三角形又會導致矩量法中生成過多的未知數。

技術實現思路

[0005]本專利技術針對以上問題，提出了一種基于MB
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CRWG(Multibranch curvilinear Rao
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Wilton
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Glisson)基函數的電磁散射分析方法、設備及介質，可以更方便地分析多尺度導體目標的電磁散射問題，這種新的MB
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CRWG基函數可以方便地將一個使用較大尺寸的曲面三角形網格單元離散的面和另一個使用較小尺寸的曲面三角形網格單元離散的面連接起來，從而允許對多尺度目標分區域使用不同大小的曲面三角形進行網格劃分，并且因此減少了所需網格單元數量，可以大大減少多尺度目標網格劃分所需工作量及其電磁散射計算所需
計算機資源，同時MB
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CRWG基函數比基于HRWG基函數的不連續伽略金技術更易于使用。
[0006]本專利技術的技術方案為：包括如下步驟：
[0007]第1步：針對導體目標的電磁散射問題建立用于散射計算的表面積分方程。然后根據不同部分的尺寸大小和幾何特征對目標表面劃分子域，對不同子域使用合適大小的曲面三角形網格單元分別離散，從而對整個目標表面進行非共形剖分，最后獲得符合要求的非共形的曲面三角形網格。
[0008]第1步中，在對相鄰子域剖分時要求在交界處滿足兩邊的曲面三角形網格單元呈“一對多”樣式，即交界處一側的幾個較小的曲面三角形網格單元在交界線上的邊與交界處另一側的較大的曲面三角形網格單元在交界線上的邊完全重合，并且由較小的曲面三角形網格單元組成的部分與交界處另一側的較大曲面三角形網格單元在交界線上的共享曲線邊的端點重合。
[0009]第2步：在非共形的曲線網格上定義CRWG基函數和一種新的基函數——MB
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CRWG基函數。一個MB
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CRWG基函數可以分為正負兩部分。正的部分是一個曲面三角形，負的部分由幾個曲面三角形組成。MB
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CRWG基函數的正負兩部分共享同一條曲線公共邊，且兩部分的曲線共享邊的端點匹配，可以方便地將一個使用較大尺寸的曲面三角形網格單元離散的面和另一個使用較小尺寸的曲面三角形網格單元離散的面連接起來，從而允許對多尺度目標分區域更自由地網格劃分。并且，MB
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CRWG基函數的曲線公共邊上的法向電流是連續的，在MB
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CRWG基函數上的總電荷量為零，即不存在電荷積累。
[0010]第3步：構造阻抗矩陣方程，并求解矩陣方程。
[0011]第4步：根據第3步得到的結果，解出目標的電磁散射的遠場值。
[0012]一個MB
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CRWG基函數是定義在幾個曲面三角形單元上的，它被一條曲線共享邊分成正負兩部分。正的部分是一個曲面三角形負的部分由N
n
個較小的曲面三角形(i＝1,2,
…
,N
n
)組成。正負兩部分依附同一條曲線共享邊且兩部分的公共邊的兩端點相匹配。MB
?
CRWG基函數的定義式是
[0013][0014]其中，r是場點的位置矢量，Λ
+
是MB
?
CRWG基函數正部分函數，
?
α
i
Λ
?
,i
是負部分函數，具體表達式是
[0015][0016][0017]這里的J是觀察點所在位置的雅克比因子，表達式是
[0018][0019]在公式(1)中的α
i
是第i個負的曲面三角形的系數，定義為
[0020][0021]其中r位于第i個負的曲面三角形的公共邊上；和分別是和的邊矢量；
[0022]MB
?
CRWG基函數的定義式的計算涉及參數變換，即將曲面三角形投影至參數空間；三角形上任意一點的坐標可以使用參數坐標ξ1,ξ2,ξ3表示為：
[0023][0024]其中r
i
是三角形上標號為i的點的坐標，是插值系數；
[0025][0026][0027][0028]參數坐標滿足以下關系
[0029]ξ1+ξ2+ξ3＝1
???????????????????????????????????????????
(8)
[0030]l
β
(β＝1,2,3)代表曲面三角形頂點β的對邊的邊矢量，表達式為
[0031][0032]第3步具體為：使用矩量法對表面積分方程進行離散，通過矩量法計算得到阻抗矩陣；
[00本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種基于MB
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CRWG基函數的電磁散射分析方法，其特征在于，包括如下步驟：第1步：針對導體目標的電磁散射問題建立用于散射計算的表面積分方程，然后對目標表面劃分子域，對不同子域分別離散，最后獲得非共形的曲面三角形網格；第2步：在非共形的曲線網格上定義CRWG基函數和MB
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CRWG基函數；第3步：構造阻抗矩陣方程，并求解矩陣方程；第4步：根據第3步得到的結果，解出目標的電磁散射的遠場值。2.根據權利要求1所述的一種基于MB
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CRWG基函數的電磁散射分析方法，其特征在于，第1步具體為：針對導體目標的電磁散射問題建立用于散射計算的表面積分方程，然后根據目標的不同部分的尺寸大小和幾何特征對目標表面劃分子域，對不同子域使用合適大小的曲面三角形網格單元分別離散，從而對整個目標表面進行非共形剖分，最后獲得符合要求的非共形的曲面三角形網格；第1步中，在對相鄰子域剖分時要求在交界處滿足兩邊的曲面三角形網格單元呈一對多樣式，即交界處一側的幾個較小的曲面三角形網格單元在交界線上的邊與交界處另一側的較大的曲面三角形網格單元在交界線上的邊完全重合，并且由較小的曲面三角形網格單元組成的部分與交界處另一側的較大曲面三角形網格單元在交界線上的共享曲線邊的端點重合。3.根據權利要求1所述的一種基于MB
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CRWG基函數的電磁散射分析方法，其特征在于，第2步中，一個MB
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CRWG基函數可以分為正負兩部分，正的部分是一個曲面三角形，負的部分由幾個曲面三角形組成；MB
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CRWG基函數的正負兩部分共享同一條曲線公共邊，且兩部分的曲線公共邊的端點匹配，將一個使用較大尺寸的曲面三角形網格單元離散的面和另一個使用較小尺寸的曲面三角形網格單元離散的面連接起來，從而允許更自由地對多尺度目標分區域網格劃分。4.根據權利要求1所述的一種基于MB
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CRWG基函數的電磁散射分析方法，其特征在于，一個MB
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CRWG基函數是定義在幾個曲面三角形單元上的，它被一條曲線共享邊分成正負兩部分。正的部分是一個曲面三角形負的部分由N
n
個較小的曲面三角形組成。正負兩部分依附同一條曲線共享邊且兩部分的公共邊的兩端點相匹配。MB
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CRWG基函數的定義式是其中，r...

【專利技術屬性】
技術研發人員：高帆，陳新蕾，于桂月，李紫薇，顧長青，李茁，
申請(專利權)人：南京航空航天大學，
類型：發明
國別省市：