MLFMA用于不连续特征多频散射特性研究

对隐身飞行器、坦克等武器系统,缝隙等不连续特征对RCS的减缩和控制具有重要影响。基于混合场积分方程,开发出了多层快速多极子算法程序,通过将金属球双站RCS级数解、三缝隙实测曲线分别与多层快速多极子算法(Multilevel Fast Multipole Algorithm,MLFMA)计算曲线进行对比,验证了程序的正确性,说明其可用于飞行器表面不连续特征研究。采用数值方法详细研究了单缝隙、三缝隙电磁散射与入射电磁波频率的变化关系。数值计算结果表明,入射电磁波频率增加时,对单缝隙,电磁散射增强,雷达散射截面算术均值增加,其中掠入射角域内的均值增加最为明显;同时单缝隙的散射曲线相似、次波峰向外偏移;对三缝隙,除具有单缝隙的特性外,还表现为相互耦合性、曲线振荡增强,通过分析认为3个单缝隙散射不同相位的相互叠加导致了其散射的耦合性,入射频率增加时,散射叠加的峰值位置发生相应变化,表现为耦合作用和振荡作用更加明显。该结论可以用来进行飞行器表面的缝隙散射的减缩设计,从而有效提高飞行器的隐身性能。

MLFMA在运动目标多普勒回波数值仿真中的应用

提出了一种应用准静态技术,结合快速多级子算法计算任意形状的运动目标多普勒信号的方法,对目标的几种典型的微动多普勒信号进行了仿真,并应用高分辨时频分析算法对仿真得到的微多普勒信号进行了分析,提取出了微多普勒瞬时频率,并与相应微动规律的点目标微多普勒瞬时频率进行对比。结果表明,二者具有相同的变化规律,从而证明本文提出的方法是有效的。

混合ACA和MLFMA方法计算复合目标电磁散射

采用矩量法(MoM)计算电大尺寸的复合目标的电磁散射。为了能够高效快速地计算电大尺寸三维复合目标的电磁散射,提出一种新的混合方法,将自适应交叉近似(ACA)算法和多层快速多级子(MLFMA)算法相结合,共同加速矩量法的计算。其中,MLFMA用于加速目标与自身的作用,ACA用于加速目标与其他目标的相互作用。提出的混合算法在计算复合目标电磁散射时,可降低运算存储,缩短阻抗矩阵填充时间,并且能够加快矩阵矢量乘,且不影响计算精确度。数值算例表明,所提快速算法能够在保证电磁散射计算精确度前提下,比传统方法更高效。

基于Linux集群电磁散射并行计算实现

工业应用,特别是军事应用对计算电磁学(CEM)的需求提出挑战,解决电大尺寸电磁散射问题(物理尺寸λ1)的有效方法是采用并行计算技术.给出了MLFMA算法基于Linux集群技术的并行实现,并给出了电大尺寸目标电磁散射的计算实例.由于这种并行化方法只是充分利用已有的工作站,编程容易,所以是一种值得推广的并行化实现方法.

穿孔消声器声学计算的快速多极混体边界元法

为提高计算效率以及扩展计算频率范围,本文将混体边界元方法与快速多极算法结合用于穿孔消声器的声学性能计算。通过与消声器传递损失测量结果和传统混体边界元方法计算结果的比较验证了快速多极混体边界元方法的正确性。与传统混体边界元方法相比,快速多极混体边界元方法在保证计算精度的同时,能够有效缩短大尺度问题的计算时间。将快速多极混体边界元方法应用于计算穿孔消声器的传递损失,结果表明,进出口管位置能够影响两通穿孔管消声器的高频消声特性,隔板穿孔能够改善三通穿孔管消声器的中频消声性能。

计算电磁学研究进展

介绍了东南大学计算电磁学研究中心近年来在计算电磁学方面的研究进展 .包括吸收边界条件、区域分裂法、不变性测试方程法、Green函数、电磁成像、直线法、泛函方法。

预条件CMRH方法加速求解半空间三维电磁散射问题

为了高效求解半空间三维电磁散射问题中离散电场积分方程产生的大型对称稠密复线性矩阵,将半空间多层快速多极子方法与CMRH方法相结合,其中多层快速多极子方法用于加速CMRH方法中的矩阵矢量乘运算.为了验证文中方法的有效性,分别计算了位于有耗半空间的圆柱体、长方体以及某导弹模型的散射特性.结果表明,所提出的方法不仅可以滤除高频误差,平滑低频误差,而且能使求解半空间离散电场积分方程的迭代次数和计算时间比现在广泛使用的广义最小余量法显著减少.同时,CMRH方法与稀疏近似逆预条件、对称超松弛预条件结合可进一步提高求解效率.

并行多层快速多极子算法最细层数据的建立

分布树最细层数据的建立是并行多层快速多极子算法(MLFMA)的基础.最细层数据分布均匀与否,会影响到后续整个算法的负载平衡及其并行效率.研究了最细层数据的建立方法,提出采用并行正则采样排序算法来代替众多文献所推荐的并行桶排序算法,以此来建立分布树的最细层数据.针对多种常见的散射体在不同处理器数下的实验结果表明,在大多数情况下,改进后的算法较原算法性能有较为明显的提高.

弹道目标RCS计算与分析

结合P波段远程预警雷达体制,建立了3种典型形状弹道目标的计算机辅助设计(CAD)模型,利用快速多极子算法计算了弹道目标雷达散射截面积(RCS)的姿态响应、极化响应和频率响应,分析了弹道目标RCS对P波段远程预警雷达探测威力的影响,为其探测性能评估奠定了基础.

电特大天线增益的高效求解

为解决电特大天线辐射特性计算效率低的问题,提出并实现了一种基于多极子的聚集思想快速求解远场信息的高效并行算法.根据目标在并行多层快速多极子中几何树的特征,提出高层远场模式直接聚集,并且按行并行插值的混合MPI-OpenMP并行计算方案.将该算法应用于大射电天文望远镜FAST(five-hundred-meter aperture spherical telescope)的远场方向图和增益的计算,通过与等效电流直接积分法计算对比展示其计算精度与效率.结果验证该算法的远场辐射特性计算精度,且同等远场计算任务量下,平均单方向计算效率提高近万倍.

对数周期天线方向图的矩量法估计

在宽带二维波达方向估计系统中 ,天线阵列的方向图估计将直接影响波达方向估计的算法及精度。该文从天线辐射的积分算子方程出发 ,采用矩量法和快速多极算法(FMA) ,计算并分析了对数周期天线的方向图和阻抗矩阵 ,计算机仿真及天线外场实测表明 :理论计算方向图与实测天线方向图数据在 E面有较好的一致性 ,而在 H面 ,仿真方向图和实测方向图数据有一些差别 ,这些差别主要由矩量法的物理模型所引起。对数周期天线方向图矩量法估计的完成 ,为宽带二维空间波达方向 (DOA)