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FEKO应用12：隐身仿真应用系列内容：带缝金属球锥体单站RCS一、模型描述1.1模型描述：图1a：带缝隙球锥体-全模型示意图1.2计算方法描述：工作频率3GHz时，分别采用MoM+电对称和MLFMM方法由于采用多层快速多极子方法，满足金属封闭体，所以可以采用CFIE方法。水平极化状态下，分别采用MoM+磁对称与高阶矩量法；1.3计算项目：计算该金属目标体的单站RCS;垂直极化（VV）与水平极化（HH）图1b：极化方式-水平极化HH（左图）与垂直极化VV（右图）二、主要流程：启动CadFEKO，新建一个工程：cone_sphere_gap_vv_3GHz_mom.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=3e9长度缩放系数：in2m=0.0254工作波长：lam0=c0/freq圆锥体长度：cone_length=23.821*in2m缝隙长度：gap_length=0.25*in2m缝隙半径：gap_radius=2.697*in2m球体部分半径：sphere_radius=2.947*in2m网格剖分尺寸：mesh=lam0/10图2：变量定义2.2：定义相对工作坐标系在树型浏览器中，双击“Workplanes”节点，或直接按键盘的F9键，弹出“Createworkplane”对话框：修改Uvector为：（X：0.0；Y：0.0；Z：-1）Label：workplane1点击“Create”。图3：定义工作平面workplane1在左侧树型浏览器中，展开“Workplanes”节点，可以看到已经定义的“workplane1”，选中“WOrkplane1”点击鼠标右键，点击“Setasdefault”。图4：设定workplane1为默认工作坐标系2.3：模型建立：模型建立：点击菜单“Construct”，选择“Cone”，弹出“CreateCone”对话框：在“Geometry”标签：BaseCentre(B)：U:0.0,V:0.0,N:0.0Baseradius(Rb):sphere_radiusHeight(H)：-cone_lengthTopradius(Rt)：0Label：Cone1点击“Create”图5：定义圆锥体部分点击菜单“Construct”，选择“Cylinder”，弹出“CreateCylinder”对话框：在“Geometry”标签：BaseCentre(B)：U:0.0,V:0.0,N:0.0Radius(R):gap_radiusHeight(H):gap_lengthLabel:Cyliner1点击“Create”图6：定义圆柱体部分点击菜单“Construct”，选择“Sphere”，弹出“CreateSphere”对话框：在“Geometry”标签：BaseCentre(B)：U:0.0,V:0.0,N:gap_lengthRadius(R):sphere_radiusLabel:Sphere1点击“Create”图7：定义球体部分在左侧树型浏览器的“Geometry”节点中，选中新建的“Sphere1”体模型，点击鼠标右键，选择“Apply-Split”，弹出“Split”对话框：修正Origin：(U:0.0;V:0.0;N:gap_length)Plane：UV点击按钮“Create”；模型“Sphere1”被分割成了两部分为“Split_back1”和“Split_front1”选中“Split_back1”（确认删除的为与圆锥和圆柱重叠的部分），点击键盘的“Del”键，删除该模型；选中“Split_front1”，点击键盘的功能键F2，把该模型更名为“Sphere1”；图8：切割球体在左侧树型浏览器中，展开“Geometry”节点，选中新生成的所有模型“Cone1”，“Cylinder1”，“Sphere1”，点击鼠标右键，选择“Apply-Union”，把新生成的模型更名为“cone_sphere_with_gap”。选中该模型，点击鼠标右键，选择“Apply-Simplify”，弹出“Simplifygeometry”对话框，采用默认设置，点击“Create”；（目的是为了删除球体与圆柱以及圆柱与圆锥之间的两个冗余面-因为这两个面前后的Region区域材料相同）图9：删除冗余面-Simplify2.4：设定对称：矩量法（MoM）支持电对称、磁对称，点击菜单“Solve/Run”中的“Symmetry”图标按钮，弹出“Symmetrydefinition”对话框：X=0plane：NosymmetryY=0plane：GeometrysymmetryZ=0plane：Electricsymmetry（Z=0平面垂直于入射平面波电场极化方向）点击“OK”。图10：定义对称面-几何对称、电对称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“Solutionfrequency”对话框：选择：Singlefrequency;Frequency(Hz):freq点击OK激励设置：在左侧树型浏览器中，展开“Workplanes”节点，选中“GlobalXY”，点击鼠标右键，选择“SetasDefault”。在“Global”中，选中“Sources”点击鼠标右键选择“PlaneWave”，弹出“AddplaneWaveexcitation”对话框：选择：LoopovermultipledirectionStart:(Theta:90,Phi:-180.0)End：(Theta:90,Phi:0.0)Increment:(Theta:0.0;Phi:1)Polarisationangle(degrees):0.0Polarisation:LinearLabel:PlaneWave1点击“Create”按钮图11：定义入射平面波求解设置：在“Configurationspecific”中，选中“Requests”点击鼠标右键选择“Farfields”，弹出“Requestfarfields”对话框：修正选择：CalculatefieldsinplanewaveincidentdirectionLabel：ff_scattering点击“Create”。图12：远场方向图求解设置2.6：网格划分：点击菜单“Mesh-Createmesh”弹出“Createmesh”对话框，设置如下：网格剖分方法Meshsize:Custom三角形单元尺寸：Trianglesedgelength:mesh点击：Mesh按钮生成网格。图13：定义网格划分2.7：提交计算：进入菜单“Solve/Run”，点击“FEKOSolver”，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3D结果：在“Home”菜单中，点击“Farfield-ff_scattering”，在右侧控制面板中，勾选：dB；图14:3D单站RCS显示显示2D结果：在“Home”菜单，点击“Cartesian”，进入直角坐标系，点击“Farfield-ff_scattering”，会在直角坐标系中直接显示theta=0度极化平面上的2D单站RCS，在右侧控制面板中：可以看到并修改为：勾选：dB图15：垂直极化单站RCS进入“Home”菜单，点击“Saveproject”，保存计算结果文件为：“cone_sphere_gap_vv_3GHz_mom.pfs”。不要关闭Postfeko。2.9：其他方法1（MLFMM+EFIE法）：在CadFEKO中，点击起始菜单的“Saveas”按钮，另存为“cone_sphere_gap_vv_3GHz_MLFMM.cfx”.2.9.1求解方法设置：由于MLFMM方法不支持电对称、磁对称，所以原来设定的电对称不起作用。点击菜单：“Solve/Run”中的“Solversettings”，弹出“SolverSettings”对话框：进入“MLFMM/ACA”标签勾选：Solvemodelwiththemultilevelfastmultipolemethod(MLFMM)点击“OK”按钮。图16：设置计算方法-MLFMM2.9.2提交计算：点击菜单“Solve/Run”，提交计算。2.10：其他方法2（MLFMM+CFIE法）：在CadFEKO中，点击起始菜单的“Saveas”按钮，把“cone_sphere_gap_vv_3GHz_MLFMM.cfx”另存为“cone_sphere_gap_vv_3GHz_MLFMM_CFIE.cfx”。2.10.1：设定CFIE混合积分方程法（CFIE）适用于封闭的金属体，内部填充FreeSpace，且所有面元的法向朝外。首先，检查所有面元的法向是否正确？点击菜单“Displayoptions”中的“Colour”图标按钮中“Elementnormal”（即：按照法向显示面元的颜色，注意，在默认情况下，是按照面元的材料属性来显示颜色），通过颜色来查看哪些面元的法向不对，在下图中，在3D视图中，选中红色的面元，点击鼠标右键，选择“Reversenormals”，可以看到该面元的法向朝外了，即显示绿色。图17：修改面元法向在左侧树型浏览器中，切换到“Contruct”标签，展开“Geometry”节点，选中模型“cone_sphere_gap”，在左下角树型浏览器中，展开“Faces”节点，选择所有的面元，点击鼠标右键，选择“Properties”，弹出“FaceProperties”对话框：进入“Solution”标签：修正“Integralequation”为：Combinedfield点击“OK”。图18：修改面元积分方程方法在左下角树型浏览器“Details”中，展开“Regions”节点，选择所有的Region?[PEC]，点击鼠标右键，选择“Properties”，弹出“RegionsProperties”对话框：在“Properties”标签：修正Medium为：Freespace点击OK图19：修改球锥体内部材料为FreeSpace2.10.2提交计算：点击菜单“Solve/Run”，提交计算。2.10.3后处理结果显示：切换到已经打开的后处理界面，进入“Addmodel”图标按钮，同时读入“cone_sphere_gap_vv_3GHz_MLFMM.bof”和“cone_sphere_gap_vv_3GHz_MLFMM_CFIE.bof”；在“Home”菜单中，点击“Farfield”中新导入两个工程结果文件中的“ff_scattering”，在右侧面板中，修改设置如下：同时选择所有的“Traces”勾选：dB图202D结果显示：MoM+Symmetryvs.MLFMM+EFIEvs.MLFMM+CFIE保存并关闭postfeko。2.11：其他计算3（水平极化）：切回到CadFEKO，点击“Home”菜单中的“New”，新建一个工程为：cone_sphere_gap_hh_3GHz_mom.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。2.11.1：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=3e9长度缩放系数：in2m=0.0254工作波长：lam0=c0/freq圆锥体长度：cone_length=23.821*in2m缝隙长度：gap_length=0.25*in2m缝隙半径：gap_radius=2.697*in2m球体部分半径：s