外部场照射下机舱内电磁环境有效建模方法研究

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1、中图分类号：TN811论文编号：102870415-S015学科分类号：080904硕士学位论文外部场照射下机舱内电磁环境有效建模方法研究研究生姓名梁云泽学科、专业电磁场与微波技术研究方向电磁兼容指导教师牛臻弋副教授南京航空航天大学研究生院电子信息工程学院二О一四年十二月万方数据万方数据NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofElectronicsandInformationEngineeringEfficientModelingofth

2、eElectromagneticEnvironmentinaCabinIlluminatedbyExternalFieldsAThesisinElectronicsScienceandTechnologyByLiangYunzeAdvisedbyAssociateProfessorNiuZhenyiSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringDecember,2014万方数据万方数据承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导

3、师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：万方数据万方数据南京航空航天大学硕士学位论文摘要现代飞行器的安全飞行受到日益复杂的外部电磁环境的威胁，这一外部电磁环境主要由闪电半生的瞬态电磁场、静电放电、高强辐射

4、场（High-IntensityRadiatedFields,HIRF）等构成。外部电磁场可通过机体上的舷窗、舱门边缘缝隙等通道进入舱室内部，进而由外界电缆耦合进入设备。这一复杂电磁耦合行为是民用飞机电磁环境效应（ElectromagneticEnvironmentEffects，E3）研究的一项重要内容。本文主要围绕外部场照射下机舱内电磁环境的有效建模方法展开了如下研究工作：1、利用迭代物理光学（IterativePhysicalOptics，IPO）分析了开口舱室内部的电磁环境，针对经典IPO法计算复杂度高、计算效率低的问题，将等效偶

5、极距（EquivalentDipole-Moment，EDM）法、快速偶极子法（FastDipoleMethod，FDM）和多层快速偶极子（MultilevelFastDipoleMethod，MLFDM）与IPO法相结合，来简化和加速IPO法的数值积分计算，实现了电大尺寸舱室内电磁场分布的快速计算。采用EDM可以将IPO迭代公式中的数值积分直接表达成一则解析算式，然后通过FDM将IPO积分中远场基函数之间的互作用按照聚集-转移-扩散的形式对IPO积分进行加速，最后将MLFDM与IPO法结合进一步提高了IPO的计算效率。2、采用BLT方程

6、分析了在外场激励下双绞线及复杂线束的场线耦合问题。对于架空双绞线，引入理想节点的概念，将双绞线等效为多导体传输线网络进行求解。同时将双绞线和屏蔽线放于线束内部，采用等效线束法和BLT方程相结合的方法，来分析复杂线束的电磁耦合问题。仿真结果表明该方法可以降低计算的复杂性，提高建模效率。然后将快速IPO法与BLT方程相结合，分析了外场激励下舱室内部双绞线和混合线束的电磁耦合问题。3、为分析一个内部放置场搅拌器的等效缩比机身模型内静态的电磁环境分布，结合Visualfortran6.6编写的网格数据接口程序，可以充分利用有限元网格自动剖分软件P

7、ATRAN产生的模型数据,来实现机舱数学模型的建立。同时在利用快速IPO法计算机舱内电磁环境前，对机舱进行了遮挡判断，并给出了算例验证算法的正确性。关键词：迭代物理光学，等效偶极矩法，快速偶极子法，多层快速偶极子法，遮挡判断，双绞线，BLT方程，等效线束法I万方数据复杂舱室内部场线耦合问题建模方法研究ABSTRACTTheflightsafetyofamodernaircraftisthreatedbytheincreasinglycomplexexternalelectromagneticenvironment.Theexternale

8、lectromagneticenvironmentismainlycomposedoftransientelectromagneticfield,electrostaticdischarge,