一种基于TDFIT的温变媒质建模方法技术

本发明专利技术公开了一种基于TDFIT的温变媒质建模方法，首先利用3D建模画出相应的天线罩模型，随后建立覆盖计算域的直角坐标轴平行线和直六面体网格，并将热仿真得到的点云信息映射到TDFIT电磁仿真的直六面体网格中，随后完成电磁仿真，并对分布式材质模型的准确性进行验证，本发明专利技术的有益效果：相比均匀分层仿真，能够更加精确的表征出随温度变化的媒质参数信息，应用范围更广，计算精度更高；一体化分析天线罩能够有效的模拟出天线罩在高温下的电性能变化情况，避免设计过程中多次反复循环设计和试验，能够有效的缩短天线罩设计的迭代时间和成本，具有较高的工程价值。具有较高的工程价值。具有较高的工程价值。

【技术实现步骤摘要】
一种基于TDFIT的温变媒质建模方法


[0001]本专利技术涉及电磁物理仿真
，具体是一种基于TDFIT的温变媒质建模方法。

技术介绍

[0002]随着航空航天技术的不断发展，各类飞行器的性能在不同的领域取得突破进展。在飞行器的设计中，天线罩处于飞行器最前端，承担着保护飞行器和关键电子元器件的重要任务。飞行器在高速飞行过程中，天线罩处于一个高压高温的工作状态，高压会使天线罩发生形变，而高温会使得天线罩材料性能发生变化，会直接影响到天线罩在飞行过程中的电性能。因此对天线罩进行力、热、电仿真分析是至关重要的。
[0003]现有技术中，天线罩高压下的电性能仿真问题一般通过输入几何模型的形变来计算，天线罩高温下的电性能仿真问题，则需要分解为烧蚀量的计算、温度场的计算、再按照介电常数显著变化的温度梯度将天线罩分层，最后将分层后的天线罩导入仿真软件中，转化为多层介质的电性能仿真问题来解决，但是这种方法有一定的局限性，真实情况下天线罩的温度变化并不是一层一层变化的，而且天线罩每一部分受到高温的影响都有可能不同，因此分层计算的天线罩的电性能结果并不准确。且现有仿真软件几乎没有针对天线罩力、热、电一体化仿真分析的方法，这也成为电磁仿真中急需解决的一个重点问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种基于TDFIT的温变媒质建模方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于TDFIT的温变媒质建模方法，包括以下步骤：
[0006]步骤S1：利用3D建模画出相应的天线罩模型，然后导出模型并进行基于TDFIT的电磁仿真；
[0007]步骤S2：栅格生成，建立覆盖计算域的直角坐标轴平行线，所述直角坐标轴平行线的建立不少于三组且互不相关，且每组均与直角坐标平面平行，三个正交线组在空间内构成直六面体；
[0008]步骤S3：在温变情况下对目标的媒质参数进行表征；
[0009]步骤S4：在步骤S3的基础上将其映射至电磁仿真的直六面体中，然后根据栅格与目标的相交情况，为每个直六面体填充媒质，所述媒质具体指是目标模型的材质，即将目标模型的材质填充至每个直六面体中；
[0010]步骤S5：分布式材质模型准确性的验证，天线罩在受热时，温度分布产生变化，其对应的媒质参数由均匀分布变为非均匀分布，分布式材料模型可退化为分层均匀媒质模型，即验证分布式材料模型是否等效于分层式均匀媒质模型。
[0011]进一步的，在步骤S4中，还包括以下步骤：
[0012]步骤S4.1：基于Abaqus软件对目标媒质进行热仿真后，得到空间中每个节点的坐
标信息和对应的温度信息；
[0013]步骤S4.2：通过实际测量可以获得媒质参数与温度的实际对应关系，结合步骤S4.1，从而进一步的获取每个节点信息与媒质参数信息的对应关系；
[0014]步骤S4.3：利用八叉树的方式对空间进行划分，每个叶子节点都储存了相应区域内的点云数据，为后续的反距离加权插值加速做准备；
[0015]步骤S4.4：通过直六面体剖分得到的每一个小立方体单元称之为元胞，以元胞的中心点为中心，即代表待插值点，搜索其附近的离散点，距离元胞中心点的距离越近，则赋予的权重比较高，反之，距离元胞中心点越远，则权重比越小，其加权函数为其中，p是任意正实数，通常取2，i和j表示不同的离散点，h
i
和h
j
均表示的是离散点到插值点的距离，表达式为：在该表达式中，(x,y,z)为插值点，(x
i
,y
i
,z
i
)为离散点的坐标；
[0016]步骤S4.5：依据步骤S4.4计算出待插值点到待插值点所在叶子节点携带的所有离散点之间的距离；
[0017]步骤S4.6：计算出每个叶子节点的权重；
[0018]步骤S4.7：结合步骤S4.4至步骤S4.6计算出待插值点的媒质参数，实现点云向六面体网格的媒质映射。
[0019]进一步的，在步骤S3中，所述媒质参数具体为介电常数和损耗正切值。
[0020]进一步的，所述反距离加权插值法的实现主要分为三个步骤：
[0021]第一步：计算出待插值点到待插值点所在的叶子节点携带的所有离散点之间的距离；
[0022]第二步：计算出每个点的权重，权重式距离的倒数的函数，即取p正实数2，然后代入加权函数中即可得到：
[0023]第三步：计算出待插值点的媒质参数，其计算公式如下：
[0024]进一步的，在对待插值点进行插值时，可以定位到待插值点所在的叶子节点，将与待插值点距离较远的点全部排除在外，这样进行离散插值所需要的离散点的数量就会减少，从而缩短了计算时间，所述叶子节点为元胞中的最小单元，所述待插值点的媒质参数表达式为：
[0025]进一步的，在步骤S5中，若非均匀介质模型的退化模型计算结果与分层介质模型的计算结果相近，且与均匀介质模型计算结果差异较大，则说明退化模型可以等效成分层介质模型；若退化模型或分层介质模型的计算结果随着层数的逐渐增大而逐渐趋近于某一曲线，则说明当层数无线切分时，计算结果无线趋近于非均匀介质模型的计算结果，进而论证了非均匀介质模型的正确性。
[0026]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：通过基于TDFIT的温变媒质建模方法，将
温变对天线罩的影响映射成空间中每个节点媒质参数的变化，由点云向六面体网格进行材质映射，从而达到天线罩力、热、电一体化分析的目的；这种方法能够更加精确的表征出随温度变化的媒质参数信息，应用范围更广，计算精度更高；一体化分析天线罩能够有效的模拟出飞行器在高速飞行时的电性能变化情况，避免设计过程中多次反复循环设计和试验，能够有效的缩短天线罩设计的迭代时间和成本，具有较高的工程价值。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028]图1为本专利技术点云向六面体网格的材质映射的流程图；
[0029]图2为本专利技术abaqus软件热仿真温度信息输出的部分文件；
[0030]图3为本专利技术某种材料的介电常数与温度的对应关系；
[0031]图4为本专利技术某种材料的损耗正切与温度的对应关系；
[0032]图5为本专利技术八叉树结构示意图；
[0033]图6为本专利技术分布式材质退化模型；
[0034]图7为本专利技术三种模型在空间中Phi＝0时的RCS对比结果图；
[0035]图8为本专利技术三种模型在空间中Phi＝90时的RCS对比结果图；
[0036]图9为本专利技术非均匀渐变介质模型示意图；
[0037]图10为本专利技术在ZOX平面上不同分层模型RCS对比本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于TDFIT的温变媒质建模方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：利用3D建模画出相应的天线罩模型，然后导出模型并进行基于TDFIT的电磁仿真；步骤S2：栅格生成，建立覆盖计算域的直角坐标轴平行线，所述直角坐标轴平行线的建立不少于三组且互不相关，且每组均与直角坐标平面平行，三个正交线组在空间内构成直六面体；步骤S3：在温变情况下对目标的媒质参数进行表征；步骤S4：在步骤S3的基础上将其映射至电磁仿真的直六面体中，然后根据栅格与目标的相交情况，为每个直六面体填充媒质，所述媒质具体指是目标模型的材质，即将目标模型的材质填充至每个直六面体中；步骤S5：分布式材质模型准确性的验证，天线罩在受热时，温度分布产生变化，其对应的媒质参数由均匀分布变为非均匀分布，分布式材料模型可退化为分层均匀媒质模型，即验证分布式材料模型是否等效于分层式均匀媒质模型。2.根据权利要求1所述的一种基于TDFIT的温变媒质建模方法，其特征在于：在步骤S4中，还包括以下步骤：步骤S4.1：基于Abaqus软件对目标媒质进行热仿真后，得到空间中每个节点的坐标信息和对应的温度信息；步骤S4.2：通过实际测量可以获得媒质参数与温度的实际对应关系，结合步骤S4.1，从而进一步的获取每个节点信息与媒质参数信息的对应关系；步骤S4.3：利用八叉树的方式对空间进行划分，每个叶子节点都储存了相应区域内的点云数据，为后续的反距离加权插值加速做准备；步骤S4.4：通过直六面体剖分得到的每一个小立方体单元称之为元胞，以元胞的中心点为中心，即代表待插值点，搜索其附近的离散点，距离元胞中心点的距离越近，则赋予的权重比较高，反之，距离元胞中心点越远，则权重...

【专利技术属性】
技术研发人员：李逸之，梁加南，俞文明，王卫，
申请(专利权)人：江苏赛博空间科学技术有限公司，
类型：发明
国别省市：