应用FEKO进行复杂目标体的雷达散射截面仿真

InnovationIntelligence®如何应用FEKO进行复杂目标体的雷达散射截面仿真Copyright©2012AltairEngineering,Inc.ProprietaryandConfidential.Allrightsreserved.OUTLINE•复杂目标网格前处理工具HyperMesh•FEKO全波仿真求解器与高频求解器特点•雷达隐身仿真案例•小结Copyright©2013AltairEngineering,Inc.ProprietaryandConfidential.Allrightsreserved.接口HyperMesh开放的平台丰富的接口CATIAUGProEIGESSTEPParasolidDXFACISVDAFSPDGSCAD输入SolidWorksFiberSimJTTribonOptiStructRADIOSSABAQUSNastranLS-DYNAAnsysMadymoPamcrashPermasActranMarcCAE输出CFDetcManufacturingCopyright©2013AltairEngineering,Inc.ProprietaryandConfidential.Allrightsreserved.整车模型处理整车3D数模•IGES•STEP•CATIA•……HyperMesh•删除非金属件•删除不影响分析部件•删除模型厚度•曲面简化•修复模型小孔洞•修复缝隙保持电连续•根据工作频率划分网格•输出网格文件FEKO•网格文件导入•模型试运算检查5Copyright©2013AltairEngineering,Inc.ProprietaryandConfidential.Allrightsreserved.基于拓扑关系的几何显示什么是“拓扑关系”?拓扑关系指的是几何面与相邻面之间的连接关系HyperMesh根据曲面连接关系将边界线显示为不同的颜色自由边(红色)•只属于一个面•两个面之间如果是自由边的话，就认为这两个面是不连续的共享边(绿色)•属于两个相邻面•面是连续的压缩边(蓝色)•相当于两个面合并成了一个面T型连接(黄色)•连接大于等于三个面•(举例：面的连接形式如同T型)•面是连续的（equivalenced）Copyright©2013AltairEngineering,Inc.ProprietaryandConfidential.Allrightsreserved.几何清理—几何修补HyperMesh支持交互地修补曲面，填充丢失的曲面，删除重复的曲面Copyright©2013AltairEngineering,Inc.ProprietaryandConfidential.Allrightsreserved.几何清理•HyperMesh也支持根据网格的质量要求自动地修补曲面Copyright©2013AltairEngineering,Inc.ProprietaryandConfidential.Allrightsreserved.几何清理HyperMesh可对CAD模型进行简化，支持去倒角、去倒圆、去孔和在孔周围设计washer等操作Copyright©2013AltairEngineering,Inc.ProprietaryandConfidential.Allrightsreserved.使用automesh生成网格•AutoMesh－网格划分技术•可基于几何或网格进行网格划分•多种网格划分算法和控制选项•可记忆每个曲面的网格划分参数供以后调整•网格可与几何关联或不关联Copyright©2012AltairEngineering,Inc.ProprietaryandConfidential.Allrightsreserved.OUTLINE•复杂目标网格前处理工具HyperMesh•FEKO全波仿真求解器与高频求解器特点•雷达隐身仿真案例•小结Copyright©2012AltairEngineering,Inc.ProprietaryandConfidential.Allrightsreserved.FEKO简介•适用对象•广泛应用于航空、航天、电子、汽车、船舶、兵器等行业：•为飞机、舰船、卫星、导弹、车辆等系统的全波电磁分析提供最佳解决手段•应用•天线设计与分析•天线布局分析•生物电磁分析•线缆束电磁兼容分析•雷达隐身RCS计算•系统电磁兼容分析•天线罩计算•微带电路分析•特殊材料电磁特性研究Copyright©2012AltairEngineering,Inc.ProprietaryandConfidential.Allrightsreserved.FEKO的技术：丰富的算法•单一算法无法满足以上提到的所有应用•因此,FEKO提供了多种求解方法:-几何材料均复杂的问题-MoM-FEM-电大尺寸问题-MLFMM-高阶MoM-高频方法-提供特有的混合算法用于求解电大和复杂材料问题-MoM+FEM-MLFMM+FEM-MoM+高频FEKO全面的求解技术FDTDUTDFEMPO/LEPO/RL-GOMOMMLFMM电尺寸(ELECTRICALSIZE)材料复杂度(COMPLEXITYOFMATERIALS)Copyright©2012AltairEngineering,Inc.ProprietaryandConfidential.Allrightsreserved.FEKO仿真技术的发展FEKO的求解技术MoMSince1991MoM-POSince1992MoM-UTDSince1994MLFMMSince2004MoM-FEMSince2005MoM-RL-GOSince2007FEM-MLFMMSince2010MoM-LEPOSince2010MTLSince2011HOBFSince2012MLFMM-PO/LEPOSince2014FDTDSince2014强大的电大尺寸问题求解能力MLFMMHOBF高频方法混合方法MoM–RL-GO/LEPOFEM-MoM/MLFMM平面分层格林函数支持金属及介质分域格林函数DGFM阵列天线计算Copyright©2012AltairEngineering,Inc.ProprietaryandConfidential.Allrightsreserved.•工作界面清新简洁，易于掌握•CadFEKO前处理：•模型导入•网格导入•参数化建模FEKO主要模块：前处理-CADFEKOCopyright©2012AltairEngineering,Inc.ProprietaryandConfidential.Allrightsreserved.FEKO主要模块：后处理-POSTFEKO•POSTFEKO后处理•计算结果查看•外面数据导入•曲线公式编辑•生成计算报告Copyright©2012AltairEngineering,Inc.ProprietaryandConfidential.Allrightsreserved.FEKO特点：完备的矩量法结合MLFMM•问题描述:–偏馈反射面天线：(Offsetparabolicreflector)–圆波导馈电：Cylindricalhorn–考虑支持结构(Supportstructure)–工作频率:12.5GHz–口面尺寸:18inchaperture(19λ)•求解(Solution):–94000unknowns–基于MLFMM求解–计算时间21分钟，需要1.2Gbyte内存–采用MoM求解将需要134Gbyte内存•MLFMM可用于电大尺寸问题求解口径尺寸ApertureSize未知量Unknowns内存Memory19λ1000001GB27λ2000002GB38λ4000004.5GB60λ100000012GBCopyright©2012AltairEngineering,Inc.ProprietaryandConfidential.Allrightsreserved.FEKO特点：多层快速多极子与有限元法混合求解器•多层快速多极子（MLFMM）非常适合于求解大规模金属与均匀介质的问题•有限元法（FEM）擅长分析复杂的非均匀介质问题•两种方法结合非常适合结构之间通过自由空间耦合的复杂非均匀介质问题.•MLFMM区域和FEM区域之间的空间并不需要划分网格,矩阵规模减小,所以有效地降低了对计算资源的需求MoM-FEMMLFMM-FEM金属单元16779FEM边界单元12306FEM四面体634951求解时间15.4小时2.4小时内存需求32.75GByte13.94GByteCopyright©2012AltairEngineering,Inc.ProprietaryandConfidential.Allrightsreserved.FEKO特点：丰富的网格接口全面的网格接口•FEMAP•Parasolid•DXF、MeshedAutoCAD•ASCIIdataFiles•Ansys•Nastran•……利用已有的网格模型可缩短网格模型处理的时间•不易处理的复杂几何模型•已有的流体、结构模型Copyright©2012AltairEngineering,Inc.ProprietaryandConfidential.Allrightsreserved.FEKO特点：优异的并行计算•FEKO求解器实现了全面的并行化•支持多核(multi-core)CPUs•支持多CPU，共享式内存•支持大规模集群并行架构Copyright©2012AltairEngineering,Inc.ProprietaryandConfidential.Allrightsreserved.OUTLINE•复杂目标网格前处理工具HyperMesh•FEKO全波仿真求解器与高频求解器特点•雷达隐身仿真案例•小结Copyright©2012AltairEngineering,Inc.ProprietaryandConfidential.Allrightsreserved.FEKO应用领域Copyright©2012AltairEngineering,Inc.ProprietaryandConfidential.Allrightsreserved.NASA标准试验模型•NASA模型•Ogive:对称两端锥形结构，顶端奇异性强•Double_ogive：非对称两端锥形结构，顶端奇异性强•Almond：扁平杏仁核结构，奇异性极强•Cone_sphere_gap：带裂缝结构，裂缝处奇异性强Ogive模型FEKO仿真9Ghz单站RCS结果NASA结果Copyright©2012AltairEngineering,Inc.ProprietaryandConfidential.Allrightsreserved.NASA标准试验模型Cone_sphere_gap模型FEKO仿真869Mhz单站RCS结果NASA测试结果Almond模型FEKO仿真7Ghz单站RCS结果NASA测试结果Double_ogive模型FEKO仿真9Ghz单站RCS结果NASA测试结果Copyright©2012AltairEngineering,Inc.ProprietaryandConfidential.Allrightsreserved.Sphere单站RCS分析文献结果FEKO仿真结果Copyright©2013AltairEngineering,Inc.ProprietaryandConfidential.Allrightsreserved.进行了适当的平移和旋转FEKO计算结果某研究所理论计算结果金属两面角平板雷达散射截面计算激励设置示意图Copyright©2013AltairEngineering,Inc.ProprietaryandConfidential.Allrightsreserved.金属腔体雷达散射截面计算金属腔体模型激励设置示意图FEKO计算结果文献资料结