[發明專利]雷電脈沖下碳纖維材料飛行目標內的電磁分布預估方法

有效

• 申請號: 201310714758.7
• 申請日: 2013-12-20
• 公開（公告）號: CN104732050B
• 公開（公告）日: 2018-04-03
• 發明（設計）人: 陳如山;樊振宏;丁大志
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 南京理工大學專利中心32203
• 代理人: 朱顯國

1.一種雷電脈沖下碳纖維材料飛行目標內的電磁分布預估方法，其特征在于步驟如下：

第一步，設飛行目標殼體由碳纖維材料制成，用時域平面波模擬雷電脈沖照射飛行目標，飛行目標殼體內產生極化體電流J_v(r,t)，由于飛行目標殼體內的總電場等于入射電場與散射電場之和，得到飛行目標殼體的時域時間步進電場積分方程形式如下：

其中表示入射電場，表示散射電場，表示總電場，具體表達式為：

其中表示矢量磁位和Φ_v表示標量電位，v表示碳纖維材料的體單元，表示碳纖維材料的介電常數，表示電通量密度，表示場點，t表示時間；

第二步,將第一步中建立的電場積分方程中的未知量極化體電流轉換為電通量密度，并給出有耗媒質中極化體電流的時域表達形式，其具體表示形式如下：

其中ε(r)為媒質的介電常數,ε₀(r)為自由空間介電常數；

對(2)式電場積分方程離散并在空間域上進行伽遼金測試，在時間域上進行點匹配得到時域矩陣方程：

其中表示第j個時間步的激勵，N_t表示時間步的個數，I_j是第j個時間步的待求系數，Z_i-j是時延(i-j)個時間步的時域阻抗矩陣，j＝1,2,3,...,N_t，i≥j，i-j代表時延(i-j)Δt，Δt表示一個時間步，Δt＝1/(10*f_max)，f_max表示入射波的最高頻率；

第三步，結合時域平面波算法(PWTD)和等效電偶極子模型法，計算得到時域矩陣；

第四步，求解時域矩陣方程，得到寬頻帶內飛行目標殼體內的電磁分布；

所述第三步中，在遠場區將散射場分解為聚合因子、轉移因子和投影因子，并對近場區中兩相距大于3個時間步的基函數應用等效偶極子模型，具體步驟如下：

步驟3.1，建立飛行目標殼體的樹形結構；

步驟3.2，假設任一組m中有一個場點r，任一組n中有一個源點r'，分別是場點組和源點組的中心點；兩個非空組中場點和源點的空間矢量記為：

遠區散射場寫成如下形式：

其中A(r,t')表示矢量磁位，表示單位并矢；

步驟3.3，將遠場區的散射場表達式分解為投射因子，聚合因子和轉移因子三者卷積的形式，投射因子，聚合因子和轉移因子的具體表達式如下：

其中表示投射因子，表示聚合因子，表示轉移因子

步驟3.4，當兩個近場作用基函數之間距離大于3個時間步時，應用等效偶極子近似計算阻抗元素；

SWG形成的等效偶極子的表達式如下：

其中表示上下四面體的中心點，表示介質三角形面的中心點，a_v,n表示介質三角形面積，V表示介質體，κ(r)＝(ε(r)-ε₀(r))/ε(r)；

得到單個SWG基函數形成的電偶極子在遠區產生的電場表達式如下：

其中表示場點SWG的等效電偶極子的中點，表示源點SWG的等效電偶極子的中點，R表示兩電偶極子之間的距離，