一种基于MB-CRWG基函数的电磁散射分析方法、设备及介质技术

本发明专利技术公开了一种基于MB

【技术实现步骤摘要】
一种基于MB
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CRWG基函数的电磁散射分析方法、设备及介质


[0001]本专利技术涉及一种适用于多尺度目标的电磁散射求解的方法、设备及介质，尤其涉及一种新的MB
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CRWG基函数。

技术介绍

[0002]电磁散射问题一直受到国内外学者的广泛关注。矩量法(Method of Moments,MoM)是计算目标电磁散射特性的有效途径，其需要先对计算目标离散。在实际工程需求中，电磁计算的目标往往是多尺度的且具有曲率变化很大的曲面和圆形锥角等突变结构。对于多尺度目标，往往需要在网格分辨率和计算消耗之间做出权衡，因此常用的做法是将多尺度目标按照其结构的不同尺寸和几何特征划分成不同的子域，根据所需精度使用不同大小的网格单元对子域进行合适的网格划分，例如用粗网格离散光滑的部分，用密网格离散不光滑的部分。然而，使用不同大小的三角形模拟不同的表面部分以生成高质量、高精度的共形网格是一项非常费力的任务。
[0003]与共形网格相比，非共形网格的生成要简单得多。将多尺度目标按照其结构的不同尺寸和几何特征划分成不同的子域，根据所需精度使用不同大小的网格单元对子域进行合适的网格划分，可以在保证对目标几何模拟的精度的前提下尽可能减少离散所需网格单元数目，从而缩减矩量法中的未知量，减少所需计算资源。但是，这样的网格划分带来的问题是在相邻子域的公共边界处会导致网格节点不匹配，即网格是非共形的，非共形网格会导致网格上的电流不连续，这是矩量法不能容忍的。
[0004]为了缓解这一问题，基于半RWG(Half RWG，HRWG)基函数的不连续伽略金技术被提出。但是，不连续伽略金技术需要引入内部惩罚项来处理非共形网格中在两个相邻HRWG基函数的重叠边缘上存在的误差电荷累积。由于多出了附加的积分项，不连续伽略金积分方法的阻抗计算变得相对复杂，其内部惩罚项的系数需要经验选取并且会影响迭代求解的速度。MB
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RWG基函数同样可以解决电流连续性问题，相比于不连续伽略金技术，MB
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RWG基函数更易于使用。使用MB
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RWG基函数可以方便地将两个分别使用不同大小的平面三角形离散的表面连接起来。然而对于具有大曲率的表面，如果离散所用的平面三角形的尺寸不够小，那将无法获得较高的建模精度，但是使用足够小的平面三角形又会导致矩量法中生成过多的未知数。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对以上问题，提出了一种基于MB
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CRWG(Multibranch curvilinear Rao
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Wilton
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Glisson)基函数的电磁散射分析方法、设备及介质，可以更方便地分析多尺度导体目标的电磁散射问题，这种新的MB
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CRWG基函数可以方便地将一个使用较大尺寸的曲面三角形网格单元离散的面和另一个使用较小尺寸的曲面三角形网格单元离散的面连接起来，从而允许对多尺度目标分区域使用不同大小的曲面三角形进行网格划分，并且因此减少了所需网格单元数量，可以大大减少多尺度目标网格划分所需工作量及其电磁散射计算所需
计算机资源，同时MB
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CRWG基函数比基于HRWG基函数的不连续伽略金技术更易于使用。
[0006]本专利技术的技术方案为：包括如下步骤：
[0007]第1步：针对导体目标的电磁散射问题建立用于散射计算的表面积分方程。然后根据不同部分的尺寸大小和几何特征对目标表面划分子域，对不同子域使用合适大小的曲面三角形网格单元分别离散，从而对整个目标表面进行非共形剖分，最后获得符合要求的非共形的曲面三角形网格。
[0008]第1步中，在对相邻子域剖分时要求在交界处满足两边的曲面三角形网格单元呈“一对多”样式，即交界处一侧的几个较小的曲面三角形网格单元在交界线上的边与交界处另一侧的较大的曲面三角形网格单元在交界线上的边完全重合，并且由较小的曲面三角形网格单元组成的部分与交界处另一侧的较大曲面三角形网格单元在交界线上的共享曲线边的端点重合。
[0009]第2步：在非共形的曲线网格上定义CRWG基函数和一种新的基函数——MB
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CRWG基函数。一个MB
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CRWG基函数可以分为正负两部分。正的部分是一个曲面三角形，负的部分由几个曲面三角形组成。MB
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CRWG基函数的正负两部分共享同一条曲线公共边，且两部分的曲线共享边的端点匹配，可以方便地将一个使用较大尺寸的曲面三角形网格单元离散的面和另一个使用较小尺寸的曲面三角形网格单元离散的面连接起来，从而允许对多尺度目标分区域更自由地网格划分。并且，MB
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CRWG基函数的曲线公共边上的法向电流是连续的，在MB
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CRWG基函数上的总电荷量为零，即不存在电荷积累。
[0010]第3步：构造阻抗矩阵方程，并求解矩阵方程。
[0011]第4步：根据第3步得到的结果，解出目标的电磁散射的远场值。
[0012]一个MB
‑
CRWG基函数是定义在几个曲面三角形单元上的，它被一条曲线共享边分成正负两部分。正的部分是一个曲面三角形负的部分由N
n
个较小的曲面三角形(i＝1,2,
…
,N
n
)组成。正负两部分依附同一条曲线共享边且两部分的公共边的两端点相匹配。MB
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CRWG基函数的定义式是
[0013][0014]其中，r是场点的位置矢量，Λ
+
是MB
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CRWG基函数正部分函数，
‑
α
i
Λ
‑
,i
是负部分函数，具体表达式是
[0015][0016][0017]这里的J是观察点所在位置的雅克比因子，表达式是
[0018][0019]在公式(1)中的α
i
是第i个负的曲面三角形的系数，定义为
[0020][0021]其中r位于第i个负的曲面三角形的公共边上；和分别是和的边矢量；
[0022]MB
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CRWG基函数的定义式的计算涉及参数变换，即将曲面三角形投影至参数空间；三角形上任意一点的坐标可以使用参数坐标ξ1,ξ2,ξ3表示为：
[0023][0024]其中r
i
是三角形上标号为i的点的坐标，是插值系数；
[0025][0026][0027][0028]参数坐标满足以下关系
[0029]ξ1+ξ2+ξ3＝1
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)
[0030]l
β
(β＝1,2,3)代表曲面三角形顶点β的对边的边矢量，表达式为
[0031][0032]第3步具体为：使用矩量法对表面积分方程进行离散，通过矩量法计算得到阻抗矩阵；
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于MB
‑
CRWG基函数的电磁散射分析方法，其特征在于，包括如下步骤：第1步：针对导体目标的电磁散射问题建立用于散射计算的表面积分方程，然后对目标表面划分子域，对不同子域分别离散，最后获得非共形的曲面三角形网格；第2步：在非共形的曲线网格上定义CRWG基函数和MB
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CRWG基函数；第3步：构造阻抗矩阵方程，并求解矩阵方程；第4步：根据第3步得到的结果，解出目标的电磁散射的远场值。2.根据权利要求1所述的一种基于MB
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CRWG基函数的电磁散射分析方法，其特征在于，第1步具体为：针对导体目标的电磁散射问题建立用于散射计算的表面积分方程，然后根据目标的不同部分的尺寸大小和几何特征对目标表面划分子域，对不同子域使用合适大小的曲面三角形网格单元分别离散，从而对整个目标表面进行非共形剖分，最后获得符合要求的非共形的曲面三角形网格；第1步中，在对相邻子域剖分时要求在交界处满足两边的曲面三角形网格单元呈一对多样式，即交界处一侧的几个较小的曲面三角形网格单元在交界线上的边与交界处另一侧的较大的曲面三角形网格单元在交界线上的边完全重合，并且由较小的曲面三角形网格单元组成的部分与交界处另一侧的较大曲面三角形网格单元在交界线上的共享曲线边的端点重合。3.根据权利要求1所述的一种基于MB
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CRWG基函数的电磁散射分析方法，其特征在于，第2步中，一个MB
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CRWG基函数可以分为正负两部分，正的部分是一个曲面三角形，负的部分由几个曲面三角形组成；MB
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CRWG基函数的正负两部分共享同一条曲线公共边，且两部分的曲线公共边的端点匹配，将一个使用较大尺寸的曲面三角形网格单元离散的面和另一个使用较小尺寸的曲面三角形网格单元离散的面连接起来，从而允许更自由地对多尺度目标分区域网格划分。4.根据权利要求1所述的一种基于MB
‑
CRWG基函数的电磁散射分析方法，其特征在于，一个MB
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CRWG基函数是定义在几个曲面三角形单元上的，它被一条曲线共享边分成正负两部分。正的部分是一个曲面三角形负的部分由N
n
个较小的曲面三角形组成。正负两部分依附同一条曲线共享边且两部分的公共边的两端点相匹配。MB
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CRWG基函数的定义式是其中，r...

【专利技术属性】
技术研发人员：高帆，陈新蕾，于桂月，李紫薇，顾长青，李茁，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：