角度截断双尺度模型模拟粗糙海面后向散射特性

针对传统双尺度法中尺度截断波数的选取尚无统一标准可依的情况,提出了一种基于局部入射角划分来选择相应的海面电磁散射计算方法的角度截断双尺度模型:局部入射角小于限定角(约为20°)时,使用基尔霍夫近似计算占主导的镜反射分量;当局部入射角大于限定角时,用微扰法处理小尺度粗糙度所支配的漫射分量。该模型充分利用了基尔霍夫近似和微扰法各自的优点,同时避免了选取截断波数的棘手问题。应用该模型计算并讨论了风速、极化状态以及风向对后向散射系数的影响,并与实验数据进行了比较,取得了较好的吻合,证明了该模型的有效性。

桥梁结构中E-GFRP单向板徐变性能与双尺度均匀化数值评估

由于玻璃纤维增强复合材料(GFRP)组分材料中的树脂属于高分子材料,桥梁工程界对GFRP结构的徐变性能十分担忧,阻碍了其推广应用。该文聚焦于桥梁工程E型玻璃纤维增强复合材料(E-GFRP)单向板,基于双尺度均匀化数值模拟方法,从纤维和树脂的徐变性能评估了E-GFRP单向板的徐变性能,并与试验结果进行比较验证了预测结果的准确性。在此基础上,分析了应力水平、纤维体积率及持荷形式对E-GFRP单层板徐变性能的影响,结果表明,应力水平越高、纤维体积率越小,单层板的徐变粘滞应变越大。在此基础上,提出了不同纤维体积率下E-GFRP单层板粘滞应变模型,准确表述了应力水平、持荷时间和徐变应变之间的关系。最后,提出了E-GFRP单层板徐变断裂时间预测公式,可为E-GFRP结构的长期性能预测提供参考。

一种改进的随机粗糙地表的双尺度微波散射模型研究（英文）

该文提出一种新的双尺度(Modified Two-Scale Model,MTSM)粗糙度地表微波散射模型,采用小波包变换的方法将面上的粗糙度(z(x,y))变换到频域进行处理,粗糙度频谱的低频部分代表大尺度分量,高频部分代表小尺度分量,然后分别用基尔霍夫近似和小扰动模型来分别模拟大小尺度的粗糙度,考虑到小尺度的粗糙度是叠于大尺度粗糙度之上,模型在计算小尺度粗糙度的后向散射贡献时还考虑了大尺度起伏造成的几何倾斜。MTSM的解为大尺度粗糙度的基尔霍夫解加上几何倾斜修正后的小尺度粗糙度的小扰动解。最后采用改进的积分方程模型(AIEM)对MTSM做了初步的验证,结果表明在入射角qi<30°,粗糙度较小(ks=0.354)的时候,MTSM有比较好的精度。

双尺度SiCp/A356复合材料的热变形行为及本构模型

利用Gleeble-1500D热模拟试验机研究了双尺度SiCp/A356复合材料在温度460~520℃、应变速率0.01~5 s^-1条件下的热变形行为。根据试验数据绘制出双尺度SiCp/A356复合材料真应力-真应变曲线,并在传统Arrhenius型双曲正弦函数方程基础上引入应变量构建了基于应变补偿的本构模型,同时构建了基于BP神经网络的本构关系模型。结果表明:双尺度SiCp/A356复合材料真应力-真应变曲线具有典型的动态再结晶特征,流变应力随变形温度的降低或应变速率的升高而增加;在真应变为0.4的条件下,热变形激活能为468.32 kJ/mol;通过应变补偿本构模型和BP神经网络本构模型得到的流变应力的预测值与试验值之间的相关系数R分别为0.975和0.998,平均相对误差分别为2.97%和0.92%;对比发现该BP神经网络本构模型具有更高的预测精度,能够更加准确预测双尺度SiCp/A356复合材料高温流变应力。

随机粗糙表面电磁散射特性的双尺度法

介绍了双尺度法计算随机粗糙表面后向散射系数的方法,同时采用蒙特卡洛法仿真了单尺度和双尺度的二维随机粗糙表面。利用基尔霍夫近似、微扰法和双尺度法分别计算了粗糙面的后向散射系数,并且比较了这三种方法计算的结果,显示出了双尺度法在研究粗糙面电磁散射特性的优越性。

分层粗糙面下方介质目标散射的快速算法

为快速获取分层粗糙面与下方介质目标的复合电磁散射特性,提出了一种基于前后向迭代算法(FBM)和双共轭梯度法(Bi-CG)的快速互耦迭代算法。推导了一维分层粗糙面与下方介质目标(二维散射问题)的耦合边界积分方程组,用FBM求解分层粗糙面的表面积分方程,而用Bi-CG求解目标的表面积分方程,目标和粗糙面的相互耦合作用通过更新两方程的激励项来迭代求解。应用该算法计算了下方存在介质目标时双层介质粗糙面的双站散射系数,与传统矩量法得到的结果相吻合,验证了该算法的正确性;分析了不同极化波入射时该算法的收敛性,讨论了目标尺寸和位置变化对双站散射系数的影响。

随机粗糙海面的多路径海杂波频谱数值模拟

海杂波干扰影响雷达制导性能,对各海况物理条件下海杂波的数值模拟可用于实验室海杂波仿真、制导雷达的设计、监测性能的分析等。本文采用一种海面起伏双尺度近似模型进行多路径海杂波频谱的数值模拟,通过谱拟合模拟时变随机粗糙海面,计算收发高度和间距给定条件下海面多路径有效散射面积,计算接收点电场强度、雷达双站散射系数以及接收点功率谱密度(海杂波频谱)。

地海交界环境与其上方双目标复合散射的混合算法研究

采用蒙特卡罗方法建立地海交界分区域复合粗糙面模型,陆地区域采用高斯谱模拟,近海海面区域采用基于变浅系数的北海海浪工程(joint North Sea wave project,JONSWAP)谱模拟;提出了基于分形理论的边界赋形方法,并运用多种反正切权函数处理实现了线型、月牙型、峡谷型和分形型边界的地海交界环境;基于矩量法和基尔霍夫近似的混合算法研究了地海交界环境与其上方双目标的复合电磁散射特性,对比了双目标分别位于两种典型环境和地海交界环境上方时的复合散射系数曲线,研究了复合散射系数随入射角、陆地区域参数、海面参数、边界形状、双目标参数及双目标类型的变化情况,并做了详细分析与讨论。结果表明该混合算法的高效性和准确性,数值仿真结果对地海交界环境上方目标的探测、遥感及成像具有借鉴意义。

基于响应面法的轴向混合励磁双凸极航空发电机优化设计

混合励磁双凸极电机具有结构简单、功率密度高的特点,适用于航空电源系统。本文首先简要介绍了一种新型轴向混合励磁双凸极电机的结构特点,搭建电机有限元模型,确定电机初始设计参数,并根据磁链最大原则,通过田口正交优化方法,筛选出关键结构尺寸参数;然后采用中心复合设计试验,在设计空间内建立响应面模型;最后利用自适应遗传算法基于响应面模型进行全局最优点求解。有限元分析结果表明,优化后的电机磁链及反电势均有所提高,表明该优化方法的正确性。

无线电引信海面后向散射系数仿真分析

针对无线电引信在海杂波背景下目标检测问题的需要,在分析入射余角、工作频率、极化方式以及海面状态对后向散射系数影响的基础上,给出了海杂波对引信信杂比的影响,并对Morchin模型和双尺度粗糙面复合模型两类海面后向散射模型进行仿真和拟合;仿真结果表明:在大入射余角条件下,较双尺度粗糙面复合模型,Morchin模型能够取得更好的拟合效果,更有效地反映无线电引信超低空工作时海面后向散射系数。

气泡/泡沫覆盖粗糙海面电磁散射的修正双尺度法研究

提出了风驱粗糙海面覆盖水气泡层的‘体-面’复合模型.基于修正的双尺度粗糙面散射理论、MIE理论和矢量辐射传输理论,比较了水气泡与实心水粒子的电磁散射特性的差异,分析了海面泡沫覆盖率与风速、气-海温差的关系.在有、无泡沫层情形下,采用高斯和经验海谱,讨论了单站、双站散射系数与入射角、方位角、风速、风向、极化等参量的关系,并将数值计算的结果与相关文献的测量值进行了比较和分析.

随机粗糙地表的双尺度微波散射模型研究

通过对复杂双尺度自然地表的研究,提出一种新的双尺度(MTSM)粗糙度地表微波散射模型,采用小波包变换的方法将面上的粗糙度(z(x,y))变换到频域进行处理,粗糙度频谱的低频部分代表大尺度分量,高频部分代表小尺度分量,分别用基尔霍夫近似和小扰动模型来模拟大小尺度的粗糙度,考虑到小尺度的粗糙度是叠于大尺度粗糙度之上,模型在计算小尺度粗糙度的后向散射贡献时还考虑了大尺度起伏造成的几何倾斜.MTSM的解为大尺度粗糙度的基尔霍夫解加上几何倾斜修正后的小尺度粗糙度的小扰动解.采用改进的积分方程模型(AIEM)对MTSM做了初步的验证,结果表明:在入射角θi<30°,粗糙度较小(kσ=0.586 cm)的时候,MTSM有比较好的精度.

基于电磁模型的宽带雷达海杂波信号建模与分析

该文针对时变海洋面雷达回波信号模拟问题,建立了一种包含电磁散射机理与雷达波形调制特征的海杂波雷达回波信号模型。该模型首先建立一组具有时变特征的海面几何样本,通过对改进双尺度面元模型的加速处理,实现各时刻海面散射数据的高效模拟,并通过与测试数据的对比证实了电磁计算方法的准确性,然后采用子脉冲形式建立宽带回波信号模型,并以各面元散射数据代替其复幅度从而完成雷达回波信号建模。通过仿真验证了模型的合理性与高效性,对海杂波数据的统计分析展示了脉冲压缩处理对杂波的抑制效果。该海杂波模型既考虑了海洋的复杂散射机理与运动特性,又具有一般宽带信号的形式,因此可同时为海洋散射现象的解释和信号处理算法的分析提供完备数据源。

基于渐进均匀化理论的复合材料力学性能预测

为了更好地预测复合材料的力学性能,以碳纤维增强木质复合材料为研究对象,建立了渐进均匀化理论的分析模型.利用小参数将宏、微观两尺度进行耦合,将以小参数渐进展开的力学变量代入单胞控制方程,最终推导出复合材料等效弹性模量的求解方程.采用ANSYS软件建立了复合材料的单胞模型,并在周期性边界条件下对弹性模量进行了预测分析.结果表明,与一般工程经验相比,渐进均匀化理论对复合材料的预测精度更高,且预测结果在一定范围内与物理实验结果吻合良好,验证了此理论的有效性.

单向纤维增强复合材料的双尺度分析模型及其力学参数计算

针对单向纤维增强复合材料以及复合纤维束的结构特征,建立了其双尺度分析模型,并将之应用于单向纤维增强复合材料刚度参数和强度参数的预测,给出了基于高阶双尺度分析方法力学参数计算的算法流程及数值算例,验证了模型及算法的正确性和有效性,同时给出了纤维两种规则排列方式下其力学参数的演变规律.

二维导体微粗糙面与其上方金属平板的复合电磁散射研究

研究了二维导体微粗糙面与其上方金属平板复合电磁散射特征.应用互易性原理使求解二次散射场简化为求解包含平板上的极化电流和微粗糙面散射场的积分方程,从而降低了求解难度.应用物理光学近似和微扰法分别求解了平板上的极化电流和粗糙面的电磁散射场,得到了复合散射截面计算公式并进行了数值计算.尤其对该复合模型后向耦合电磁散射结果进行了详细分析和讨论.

2.5维C/SiC复合材料单胞模型及刚度预测

通过提取2.5维C/SiC复合材料经纱边界曲线,采用鲁棒最小二乘拟合得到了经纱轴向函数表达式,对拟合后的曲线进行合理简化,建立了参数化的2.5维C/SiC复合材料的有限元模型.采用双尺度模型对2.5维C/SiC复合材料进行刚度预测,分别为考虑纤维/基体/孔隙的微观尺度和考虑经纱/纬纱/孔隙的单胞尺度模型,刚度预测的方法采用刚度平均法和能量法.最后讨论了微观尺度的孔隙率对2.5维C/SiC复合材料弹性模量的影响.结果表明,刚度平均法和能量法的计算结果差异较小,考虑微观孔隙率后,计算结果与试验结果吻合得更好.

湍流扩散火焰中氮氧化物排放的数值研究

对一系列具有不同Reynolds数的湍流甲烷射流扩散火焰中氮氧化物的排放进行了数值模拟, 以考察湍流对氮氧化物排放的影响. 采用一个双尺度的k ε湍流模型计算速度场, 将概率密度函数 (PDF) 方法和 Lagrang ian火焰面模型相结合求解标量场, 燃料甲烷的氧化过程和氮氧化物的生成过程采用详细的 GRI Mech 3 0 机理描述. 将氮氧化物的计算结果和实验数据进行了比较, 并探讨了 Reynolds数、标量耗散和火焰面时间对氮氧化物排放的影响. 发现计算结果和实验数据符合较好, 计算模型正确预测了氮氧化物的生成量随着 Reynolds数的增加而减少的趋势.

具有开孔泡沫骨架的双连续相复合材料弹性模量的理论预测

基于具有开孔泡沫骨架的双连续相复合材料(IPC)的细观结构,提出了一种十四面体弹性地基梁力学模型,结合最小势能原理推导了该IPC的弹性模量预测公式。根据文献给出的实验材料参数进行算例分析,结果表明,理论估算结果与实验值吻合良好,证明了该模型的有效性。在此基础上,进一步讨论了不同骨架材料体积含量和支柱截面形状对IPC弹性模量的影响。本文给出的半经验理论模型为表征具有开孔泡沫骨架的IPC的弹性性能提供了新思路,也为进一步预测IPC的强度性能和热物理性能奠定了基础。

2.5维C/SiC复合材料经向拉伸性能

将微观尺度的强度预测模型与单胞尺度有限元模型相结合,建立了2.5维C/SiC复合材料的双尺度强度预测模型。该模型首先计算微观尺度的应力-应变曲线以及最终失效时的力学性能,然后将其带入单胞模型,对不同边界条件下单胞模型的弹性模量进行折减,统计单胞模型的平均应力与应变,最后得到单胞尺度的应力-应变关系和最终失效时的力学性能。通过2.5维C/SiC复合材料常温和高温条件下的经向单轴拉伸试验,得到了2.5维C/SiC复合材料经向拉伸过程的应力-应变曲线以及最终失效时的力学性能。结果表明,理论分析结果与实验值基本一致,验证了该方法的有效性。