复合材料目标体单站RCS

时间:2024-04-13 17:16:45

内容:复合材料目标体单站RCS

一、模型描述

1.1模型描述:

复合材料目标体单站RCS 

图1a:复合材料飞行器-全模型示意图

材料属性:

碳纤维Fibre:

电导率Conductivity:4x104 S/m

相对介电常数:3.4

环氧树脂Eproxy (与碳纤维铺设方向垂直):

电导率Conductivity:50 S/m

相对介电常数:3.4

1.2计算方法描述:

工作频率50.0 MHz时,采用MoM方法分析采用各向异性复合材料飞行器的RCS;

复合材料目标体单站RCS 

图1b:飞行器-全模型 复合材料

1.3 计算项目:

计算该目标体的单站RCS;

水平极化(HH)与垂直极化(VV)

复合材料目标体单站RCS 

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图1c:极化方式-水平极化HH(上图)与垂直极化(下图)

二、主要流程:

启动CadFEKO,新建一个工程:F5_model_carbon_fibre_HH.cfx,在以下的各个操作过程中,可以即时保存做过的任何修正。

2.1:定义变量:

在CadFEKO中左侧的树型浏览器中双击“Variables”节点,依次定义如下变量:

工作频率:freq=50e6

工作波长:lambda = c0/freq

材料厚度:d=1e-3

2.2:定义材料

在树型浏览器中,双击“Media”节点,弹出“Create dielectric medium”对话框:

在“Dielectric modelling”标签中:

Relative permittivity:3.4

选择:Conductivity(S/m)

Conductivity(S/m): 4e4

Label:Fibre

点击“Add”;

Relative permittivity:3.4

选择:Conductivity(S/m)

Conductivity(S/m): 50

Label:Epoxy

点击“Create”;

 

复合材料目标体单站RCS 

图2a:定义介质材料Fibre

复合材料目标体单站RCS 

图2b:定义介质材料Epoxy

在树型浏览器中,选中“Media”节点,点击鼠标右键,选择“Layered structures->Layered dielectric (anisotropic”,弹出“Create layered dielectric (anisotropic)”对话框:

Thickness: d

Principal direction (deg):0.0

Material in principal direction: Fibre

Material in orthogonal direction:Epoxy

点击“Create”

复合材料目标体单站RCS 

图2c:定义各向异性分层介质 Carbon_Fibre

2.3:模型建立:

模型建立:点击菜单“Home”,选择“Import->Geometry”,弹出“Import Geometry”对话框:

点击“Browse”按钮,选择附带的模型文件“F5.x_t”;

点击“Import”按钮,导入模型;

把导入的模型更名为:fuse_lage

2.4:为模型赋材料属性:

在3D视图中,点选图3所示的面(正、反两面),点击鼠标右键,选择“Properties”,弹出“Face properties”对话框:

Face medium:

Medium: Carbon_Fibre

Reference direction:

Start point (X:0; Y:0; Z:0)

End point(X:0; Y:1; Z:0)

点击“OK”按钮

复合材料目标体单站RCS复合材料目标体单站RCS 

复合材料目标体单站RCS 

图3a:为图中所示黄色面元赋材料Carbon_Fibre

在3D视图中,点选图3所示的面(正、反两面),点击鼠标右键,选择“Properties”,弹出“Face properties”对话框:

Face medium:

Medium: Carbon_Fibre

Reference direction:

Start point (X:0; Y:0; Z:0)

End point(X:1; Y:0; Z:0)

点击“OK”按钮

复合材料目标体单站RCS复合材料目标体单站RCS 

复合材料目标体单站RCS 

图3b:为图中所示黄色面元赋材料Carbon_Fibre

2.5:电参数设置:

在左侧树型浏览器中,由“Construct”切换到“Configuration”:

工作频率设置:展开“Global”,双击“Frequency”,弹出“Solution frequency”对话框:

选择:Single frequency;

Frequency (Hz): freq

点击OK

激励设置

在“Global”中,选中“Sources”点击鼠标右键选择“Plane Wave”,弹出“Add plane Wave excitation”对话框:

选择:Loop over multiple direction

Start: (Theta: 90, Phi: 0.0)

End:(Theta: 90, Phi: 360.0)

Increment: (Theta: 0.0; Phi: 1)

Polarisation angle (degrees): 90.0

Polarisation: Linear

Label: PlaneWave_azimuth

点击 “Create”按钮

复合材料目标体单站RCS 

图4:定义入射平面波

求解设置:在“Configuration specific”中,选中“Requests”点击鼠标右键选择“Far fields”,弹出“Request far fields”对话框:

修正选择:Calculate fields in plane wave incident direction

Label:ff_scattering

点击“Create”。

 复合材料目标体单站RCS

图5:远场方向图求解设置

2.6:网格划分:

点击菜单“Mesh->Create mesh”弹出“Create mesh”对话框,设置如下:

网格剖分方法Mesh size : Custom

三角形单元尺寸:Triangles edge length: lambda/10

Advance菜单中:Mesh quality : Mesh size growth rate 设置为fast

点击:Mesh 按钮生成网格。

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图6:定义网格划分

2.7:提交计算:

进入菜单“Solve/Run”,点击“FEKO Solver”,提交计算。可以选择并行模式(有指导老师演示如何设置并行)。

2.8:后处理显示结果:

计算完成之后,点击“Solve/Run”菜单中的“PostFEKO”,启动后处理模块PostFEKO显示结果。

显示2D结果:

默认情况下,显示的是3D视图,移动、旋转模型到下图所示的位置,机头朝上,从顶部俯视飞机的样子,进入“Display”菜单,点击“Sources”,不显示源;

复合材料目标体单站RCS 

图7:调整飞机视图(机头朝上,顶部俯视)

切回到“Home”菜单,点击“Polar”,进入极坐标显示坐标系“Polar Graph1”;

在“Home”菜单中,点击“Far field->ff_scattering”,在右侧控制面板中:

勾选:dB;

Quantity改为:Radar Cross Section

进入“Display”菜单,点击“chart image”按钮,选择“F5_model_carton_fibre_HH1”后,2D极坐标显示如下。

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图8:3D 水平极化单站RCS显示

2.9:垂直极化状态计算-修正设置:

切换到CadFEKO显示界面,点击主菜单中的“Save as”,把当前工程另保存为“F5_model_carbon_fibre_VV.cfx”

2.9.1 修改激励设置

在左侧树型浏览器中,切换到“Configuration”中,依次展开“Global”、“Sources”节点,双击“Planewave_azimuth”,弹出“Modify plane wave excitation”对话框:

修正Polarisation angle (degees):0

点击“OK”

复合材料目标体单站RCS 

图9:修改入射平面波激励-极化

2.9.2 提交计算

进入菜单“Solve/Run”,点击“FEKO Solver”,提交计算。

 

2.9.3 显示计算结果:

显示2D结果:

切回到Postfeko,在“Home”菜单,点击“Cartesian”,进入直角坐标系“Cartesian Graphic1”,点击“Far field->ff_scattering”,会在直角坐标系中直接显示2D单站RCS,在右侧控制面板中:

可以看到并修改为:

勾选:dB

点击“Add model”,把“F5_model_carbon_fibre_vv.bof”结果文件读入,点击“Far field”中针对新导入工程的ff_scattering,在右侧控制面板中的“Traces”区域,选中“ff_scattering_1”,勾选dB

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图10:垂直与水平极化单站RCS

点击左上角的主菜单,点击“Save as”,另保存为:“F5_model_carbon_fibre_Compare.pfs”。不要关闭Postfeko。