基于矩量法的舰艇设备辐射电磁环境预测

借助电磁场数值计算方法,对舰艇设备辐射电磁环境预测技术作了一定研究.根据等效原理及电磁场的连续性原理,由设备近场扫描数据在其辐射口径面上确立等效磁流源及设备与等效源之间联系的电场积分方程,按矩量法原理将电场积分方程转换为矩阵方程并求解,再由等效源计算预测设备辐射电磁环境,计算预测过程用MATLAB语言编写程序代码实现.为了验证理论及演算过程的正确性,设计了验证试验,试验数据与预测结果相比较,一致性较好.     

矩量法分析三维介质目标的电磁散射

采用电磁场积分方程（EFIE、HFIE）结合矩量法分析了介质球、介质圆柱、介质立方体的电磁散射问题。介质目标表面的剖分用三角形面元，面元上的电磁流分布用子域基函数表示，用伽略金法将电磁场积分方程转化为矩阵方程，并求解矩阵获得电磁流系数。     

缝隙辐射源近远场转换的园柱面等效磁流法

介绍利用圆柱面上的等效磁流源进行缝隙辐射源近场到近场与远场的转换.利用辐射源近场的模拟测量数据确定假设的圆柱面上的等效磁流源,进而推算出其近场和远场辐射特性.采用圆柱面比采用平面更易于工程实现.给出了关于测量近场和等效源之间关系的电场积分方程,并通过矩量法将积分方程转化为矩阵方程.使用奇异值分解法求解矩阵方程的最小二乘解.给出了单个缝隙天线以及缝隙阵列的近场和远场计算结果,与解析公式的计算结果相吻合,从而证明了所提出的方法的正确性.     

用混合场积分方程分析时域电磁散射

给出了三维任意形状导体电磁散射的时域积分方程(TDIE)精确求解方法.利用参数坐标和Duffy坐标变换精确高效地计算时域积分方程矩量法的时域自阻抗矩阵元素.通过计算实例表明,该方法在较大的时间步长取值范围内大幅提高了利用时间步进(MOT)算法求解时域积分方程的后时稳定性和解的精度,且采用CFIE比用EFIE或MFIE更稳定.     

基于面元法的吊舱推进器定常性能研究

基于势流理论面元法建立了吊舱推进器定常性能的计算方法.分别建立螺旋桨和吊舱的积分方程,通过在表面上布置双曲面元将方程离散为以面元上偶极强度为未知量的矩阵.螺旋桨和吊舱之间的相互影响通过迭代计算来处理.Newton-Raphson迭代过程被用来在桨叶随边满足压力Kutta条件.为避免数值求导中的奇异性,用柳泽(Yanagizawa)方法求得物体表面的速度分布.支架作为升力体处理,并通过迭代计算更新支架的尾涡形状.计算了拖式吊舱推进器的定常水动力性能,与实验结果的比较表明,计算误差在5%以内.分析了舱体对螺旋桨的影响,舱体的伴流会引起螺旋桨的载荷增大.     

船舶腐蚀电场数学建模分析

根据船舶腐蚀相关静电场的产生机理及稳流电场理论,建立以控制方程为拉普拉斯方程,以极化曲线作为边界条件的船舶电位数学模型。在此基础上,将船舶腐蚀电解偶的钢铁和铜制螺旋桨两极简化为平板模型,利用有限元法,建立了仿真分析模型,并进行了仿真计算,获得了简化模型的电场和电流密度分布。     

伪谱方法对平板层流边界层的数值模拟

本文对平板在自由来流情况下的层流边界层用伪谱方法进行了数值模拟。直接用伪谱矩阵方法对边界层方程进行离散并编程计算,与经典结果相比较,发现本文结果较好,下一步研究工作有了可靠的基础。     

基于混合积分方程方法的多舰系统短波天线间隔离度分析

基于多层快速多极子算法的混合积分方程方法,采用在线天线表面建立电场积分方程,在舰船船体表面建立磁场积分方程的求解方法,计算列队式多舰系统短波天线的隔离度参数.研究结果表明,列队式短波收发天线的隔离度曲线的变化趋势相近,隔离度值随频率和舰间距的增加而整体振荡增加,隔离度的变化区间为37～110 dB;舰船上层建筑等金属体的遮挡作用对多舰系统短波天线隔离度的影响起主要作用.     

稳恒电场发生器的研究与设计

电场测量是舰船水下电场定位、识别、防护与评估的基础,而电场测量设备的校准则离不开稳恒电场,本文根据电流连续性定理和均匀无源介质中的的稳恒电场的拉普拉斯方程设计了一款稳恒电场发生器,分析了产生气体的金属电极反应对产生的稳恒电场的影响,并用有限元分析软件分析了通过活动电极微调稳恒电场的方法,讨论了如何实现外部工频干扰电场的屏蔽以及如何应用稳恒电场发生器校准电场测量设备。     

空泡螺旋桨诱导的船体脉动压力预报

本文用空泡预报的结果,在桨叶面和尾涡面布置强度已知的源汇和偶极子,计算了空泡螺旋桨诱导的脉动压力.真实的船体表面形状可以通过在船体表面布置偶极子来考虑,求得船体表面的偶极子强度后,通过Bernoulli方程可得到船体表面的脉动压力.为了便于同已有的试验数据进行比较,本文计算了空泡螺旋桨诱导的平板脉动压力.     

复合结构与流体耦合运动方程的时域分析方法

本文就复合结构与流体耦合的时域运动方程，利用核函数矩阵的特点，将二阶微分积分方程变形为Ｖｏｌｔｅｒｒａ型积分方程，然后引入积分变换，得到一组一阶常微分方程组。该微分方程组的形式与现代控制论中的状态议程类似。     

基于迁移矩阵法的锥柱结合壳固有振动特性分析

基于迁移矩阵法给出了圆柱壳、圆锥壳以及锥柱结合壳的运动矩阵方程,给出了精细积分以及Runge-Kutta-Gill法的矩阵方程求解方法,大幅提高了求解精度及效率。进一步以不同边界条件下圆柱壳、圆锥壳和锥柱结合壳为算例讨论了锥柱耦合后圆柱壳及圆锥壳自身振动频率的变化。算例结果与有限元软件Ansys对比,验证了本文矩阵方程及求解方法的可靠性。     

双材料中矩形裂纹问题的超奇异积分方程方法

使用超奇异积分方程方法,对双材料空间中垂直于界面的矩形裂纹Ⅰ型问题进行了研究.首先根据双材料空间的弹性力学基本解,使用边界积分方程方法,在有限部积分的意义下导出了以裂纹面位移间断为未知函数的超奇异积分方程.根据裂纹面上位移函数的分布特性,通过将位移间断函数表示为特征函数和一组多项式乘积的形式,为其建立了数值方法.数值结果表明,该方法不仅具有较好的收敛性和较高的数值计算精度,而且能够精确满足裂纹面上的边界条件.在此基础上,对不同材料组合界面对裂纹前沿应力强度因子的影响进行了分析,取得了较好的数值结果.     

奇异值分解算法在舰船腐蚀相关电场建模中的应用

基于线性反演理论,讨论了舰船腐蚀相关电场电偶极子模型的稳定性问题,在此基础上将奇异值分解算法应用于建模,通过摒弃模型矩阵方程核矩阵的小奇异值,来改善核矩阵的病态程度,提高数据方程反演的稳定性。数值试验表明,当反演数据存在一定误差时,奇异值分解算法相对于最小二乘算法可以明显降低数据误差引起的模型参数扰动,有效地提高模型的稳定性。实船实测数据建模结果进一步验证了奇异值分解算法提高模型稳定性的有效性。     

海伦方程矩量法分析

介绍了矩量法的基本思想,分析并详细推导了海伦积分方程的具体形式.分别对全域基、点匹配和分域基、点匹配法求解海伦方程的过程进行了分析,重点研究了海伦方程基于分域基的矩量法,提出了一种新的分段和匹配方法,通过实际计算,比较了全域基与分域基计算结果.对广义阻抗矩阵的性态进行了重点研究,分析了导致数值结果不稳定的原因.     

具有内部纵板的水下有限圆柱壳体的强迫振动

运用拉格朗日方程,导出具有内部纵板铰接或固接的水下有限圆柱壳体的振动方程。平板和圆柱壳体的位移场皆采用假设振型展开形式,而壳体和平板之间的位移连续条件通过引入拉格朗日乘子法实现。壳体振动诱发的流体负载采用格林函数和边界振速乘积的边界积分方程表示。采用文中方法得到的壳体结构自然频率和强迫响应同解析法、有限元结果符合良好,表明该方法对于处理具有内部平板结构的有限圆柱壳体的动力学问题有较好适用性和较大潜力。     

四桨两舵推进系统的水动力干扰研究

利用较为简捷的扰动速度势的基本积分方程，从解面元法的基本积分方程得到偶极强度，直接求得流场中的速度势分布；为避免在物面上数值求导，用Yanagizawa方法求得物面上的速度分布并通过Bernoulli方程计算桨舵的压力分布，以此计算桨舵的升力系数等宏观量，再通过迭代的方式考虑桨舵的相互影响。通过对某大型舰船的四桨两舵推进系统的水动力所进行的分析研究得到了一些有益的结果。     

基于矩阵组合方法的弹性约束边界下多支撑轴系横向自由振动分析

采用MAM推导中间支撑、集中质量点以及左右弹性约束边界的系数矩阵;应用MAM对整个振动系统的系数矩阵进行组装;通过所得到整体矩阵的行列式为零而确定出系统固有频率,将对应固有频率所确定的积分常数代入位移方程从而获得该频率下结构模态分布.通过数值仿真分析,验证方法的正确性,在此基础上,分析研究线位移弹簧和扭转弹簧刚度对自由振动特性的影响.     

矩阵方程AXB=E,CXD=F的最小二乘解

借助于矩阵方程AXB=E,CXD=F的正规方程及系数矩阵的广义奇异值分解,得到了此矩阵方程的最小二乘解.     

舰船轴频电场的实验验证

阐述了海水中舰船极低频电场的产生机理,并利用船模在实验室实际测量了腐蚀电流和外加防腐电流经螺旋桨转动的调制后在海水中产生的极低频电场.测量结果表明,由不同金属制成的船壳和螺旋桨之间的腐蚀电流和防腐电流经螺旋桨转动的调制后,在海水中会产生以螺旋桨转动频率为基频以及高达几百赫兹的谐波的极低频电场,成为舰船的一个重要目标特性.