摘要：多层快速多极子方法(MLFMM)以其在计算复杂度和内存消耗上的优势被评为二十世纪科学与工程计算领域的十大算法之一,并已广泛应用于大规模电磁问题的计算。近年来,随着超电大规模工程问题模拟需求日益增长,多层快速多极子方法并行化的相关研究成为计算电磁学领域的一个热点课题。基于并行自适应结构网格应用支撑软件框架(JASMIN),设计并开发了用于电大金属目标电磁散射特性分析的多层快速多极子方法并行化程序JEMS-MLFMM。数值模拟表明了程序的正确性和有效性。

摘要：随着计算电磁学理论与方法研究的迅猛发展,通过数值模拟精确地量化研究电磁波与目标/环境相互作用的物理原理与相关规律已成为可能;相应的数值模拟和理论预估可为复杂环境中的目标探测与识别、地下资源的勘探开发、地海空天环境中的信息获取、电磁隐身设计和电磁对抗研究等技术研发提供坚实的理论基础,激励崭新的创新思路.精确高效的数值模拟与理论预估工具的研发与应用,将促使相关技术研发在质量与水平上产生新的飞跃.本文首先简要介绍了电磁波与目标/环境相互作用的研究背景与科学问题,总结了国内外的相关研究现状.接着,本文重点论述了半空间背景介质中目标复合散射理论建模与数值方法研究的基础理论及主要研究进展,包括半空间Green函数及其高效计算方法,以及半空间问题的积分方程高效数值方法等.最后,提出了电磁波与目标/环境相互作用的重点研究领域及展望,包括:具有高参数对比度的半空间与目标复合散射理论模型和数值方法的深化研究;半空间背景中超电大目标复合散射的高效数值分析;半空间背景中超电大目标复合散射的不同近似数值模型的研究;半空间背景中超电大目标复合散射的各类射线分析模型及其与基于高效数值解的精度比较分析;环境粗糙地、海面电磁散射的随机时变模型与目标电磁散射的确定性模型的融合方法 (例如半空间背景介质中目标差场雷达散射截面RCS与粗糙面杂波贡献作为加性噪声)及其规律性与适应性研究;与传感器相结合的半空间背景介质中目标复合散射的数值模型及其应用研究;分层介质低频近场探测中的空间选择性和自适应聚焦方法;大规模可信电磁计算中的数理模型验证、校核与评价,等等.

摘要：采用多层快速多极子方法分析了梯形机翼后缘行波电磁散射和极化特性。针对机翼后缘半径和机翼展长等关键设计参数,建立了变参数模型并进行了多方案仿真分析,讨论了后缘半径和展长参数对机翼后缘行波在前向角域产生波峰的变化规律和散射量级。最后针对机翼后缘应用吸波材料的方案进行了计算分析,结果证明在机翼后缘应用吸波材料可以有效减缩后缘产生的行波散射。

摘要：利用多层快速多极子方法计算鸭翼模型雷达散射截面(RCS),分析了鸭翼前缘后掠角和展长对鸭翼RCS值的影响,并根据计算结果拟合了随前缘后掠角和展长变化的鸭翼RCS曲线。建立飞机模型,计算了鸭翼不同偏转角时飞机的RCS值,研究鸭翼偏转对飞机头向RCS的影响。计算结果表明,鸭翼偏转会显著增大飞机头向RCS,影响飞机隐身性能。根据计算结果分析推导出鸭翼纵向操纵力矩、飞机头向RCS和鸭翼几何参数之间的函数关系,为鸭翼的隐身和气动优化设计提供了技术基础。对鸭翼上使用吸波材料的情况进行计算,结果验证了在鸭翼上涂敷吸波材料能够大幅降低飞机头向RCS。

摘要：研究飞机的战斗力和生存力问题,为了降低机身侧向雷达散射截面(RCS),对机身剖面参数进行设计和优化。将典型曲面机身分段进行剖面参数化造型,并建立曲面机身模型,利用多层快速多极子方法计算机身RCS,研究了机身上下表面最小法线斜率角和尖劈角对机身侧向RCS的影响。通过对不同剖面参数机身的计算,采用径向基函数建模方法建立机身侧向RCS对机身剖面参数的响应面,根据序列二次子规划方法对机身模型剖面参数进行优化。优化后的机身模型侧向RCS分别较优化前椭圆机身尺寸降低了,验证了剖面参数优化和RCS减缩的有效性。

摘要：为了探求中心线形状对S形二元收敛喷管电磁散射特性的影响规律,在S形二元收敛喷管进出口面积、偏心距、面积变化规律不变的条件下,结合超椭圆方法设计了5种不同中心线形状变化规律的S形二元收敛喷管,采用多层快速多极子方法对上述5种喷管进行了雷达散射截面(RCS)仿真计算和分析。结果表明:5种不同中心线形状变化规律的S形二元收敛喷管在不同频率和不同极化条件下表现出不同变化规律的雷达隐身特性;综合分析中心线形状C(缓急相当)的喷管整体雷达隐身性能较好,RCS平均值最高为0.953 dBm2、最低为-1.3 dBm2;中心线形状E(前急后缓)的喷管,RCS平均值为1.6 dBm2~2.209 dBm2;中心线形状B的喷管雷达隐身性能最差,RCS平均值最高为2.71 dBm2、最低为0.081 dBm2。