[發明專利]一種考慮熱效應的天線罩電磁性能分析方法

有效

• 申請號: 202010047861.0
• 申請日: 2020-01-16
• 公開（公告）號: CN111274726B
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 費慶國;何東澤;李彥斌;譚福穎;楊利鑫
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F119/14
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 羅運紅

本發明提出了一種考慮熱效應的天線罩電磁性能分析方法，該方法主要包括如下步驟：S1：建立天線罩力學計算電磁學計算有限元模型；S2：對S1建立的力學有限元模型添加材料屬性、施加溫度載荷、邊界條件；S3：完成對靜力學問題的求解，并提取節點位移；S4：基于S3提取的節點位移重構溫度載荷下變形的有限元模型；S5：基于HyperMesh軟件對S4中變形的有限元模型進行重構得到電磁學計算有限元模型；S6：完成對于S5中建立的電磁學計算有限元模型的電磁介質參數設置以及天線建模，完成溫度載荷下天線罩透波性能分析；S7：完成對于S1.2中建立的電磁學計算有限元模型的電磁介質參數設置以及天線建模，完成原始狀態天線罩透波性能分析。

技術領域

本發明屬于計算電磁學結構強度交叉領域，尤其涉及一種考慮熱效應的天線罩電磁性能分析方法。

背景技術

隨著航空航天技術不斷朝著高速化、輕量化發展，各類飛行器面臨的飛行工況也越來越復雜。高速飛行的飛行器承擔的載荷主要體現在高速飛行所帶來復雜的溫度載荷。天線罩位于整個飛行器的最前端，直接承擔高速飛行的飛行器所帶來的溫度載荷。同時，天線罩又承擔著對于整個飛行器雷達制導等關鍵電子元器件的保護功能。但是，在飛行器實際的設計過程中，天線罩的強度設計和電磁性能設計往往是兩個團隊，這就導致在實際的設計環節中出現迭代周期長、迭代成本高等一系列的問題。因此，對天線罩聯合溫度場和電磁場進行計算和仿真就顯得極其重要。在各類文獻中，針對電大尺寸天線罩考慮熱、電場耦合的分析暫還存在空白，幾乎沒有公開文獻對這一塊進行過專業的探討和系列的研究。因此，針對服役在復雜溫度場下的天線罩，開展熱電聯合仿真計算就顯得極其重要，這也成為了現在飛行器設計過程中的一個急需解決的技術難題。

發明內容

發明目的：解決目前在天線罩研發過程研發周期長、迭代成本高、力學和電磁學之間沒有交叉學科導致天線罩電性能和力學性能無法同時優化等問題，降低天線罩的設計周期和設計成本。

技術方案：為實現本發明的目的，本發明所采用的技術方案是：一種考慮熱效應的天線罩電磁性能分析方法，包括以下步驟：

S1：建立天線罩力學計算有限元模型、電磁學計算未變形有限元模型；

S2：對S1建立的力學有限元模型添加材料屬性、施加溫度載荷、邊界條件；

S3：完成對靜力學問題的求解，對計算結果進行后處理，提取節點位移；

S4：基于Python語言完重構S3有限元模型，得到溫度載荷下變形的有限元模型；

S5：基于HyperMesh軟件對S4中變形的有限元模型進行重構得到電磁學計算有限元模型；

S6：完成對于S5中建立的電磁學計算有限元模型的電磁介質參數設置以及天線建模，完成溫度載荷下天線罩透波性能分析；

S7：完成對于S1中建立的電磁學計算有限元模型的電磁介質參數設置以及天線建模，完成原始狀態天線罩透波性能分析，并和S6的分析結果進行對比，獲得氣動熱載荷對于天線罩透波性能的影響。

更進一步地，所述步驟S1建立天線罩力學計算有限元模型、電磁學計算未變形有限元模型，具體包括：

S1.1：基于HyperMesh軟件為天線罩的幾何結構劃分六面體單元有限元網格，初步建立力學計算有限元模型。

S1.2：基于HyperMesh軟件將天線罩幾何結構的外表面劃分為三角形單元有限元網格，建立電磁學計算未變形有限元模型。

S1.3：對步驟S1.1建立的有限元模型設置材料屬性。

更進一步地，所述步驟S2對S1建立的力學有限元模型添加材料屬性、施加溫度載荷、邊界條件，具體包括：