磁偶极子与大椭球混合建模法在船舶磁场推算中的研究.pdf

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1、v01．36No．1舰船电子工程总第259期140ShipElectronicEngineering2016年第1期磁偶极子与大椭球混合建模法在船舶磁场推算中的研究’常宜祝小雨(92571部队三亚5720∞)摘要针对磁偶极子法模拟船舶磁场其数目、空间排布不易选择，单大椭球法又在精度上有所欠缺的问题，用九磁偶极子与大椭球混合建模的方法模拟船舶磁场。通过测量得到的船舶参数、船舶标准测量面的磁场以及测量点的相对坐标用最小二乘法来推算船舶的磁矩，然后利用计算得到的磁矩反推空间某点的磁场并与其测量得到的真实值加以比较，最终将误差控制在了10％以下，运用到实际中具有十分重要的意义。关键词磁偶极子；椭球

2、；船舶磁场中图分类号U665．26DOI：10．3969几issrL1672—9730．2016．01．038ResearchofMagneticDipoleandEllipsoidHybridModelinginMarineMagneticFieldCalculationC}nNGYiZHUXiaoyu(No．92571Tr00psofPIA，Sanya572000)Al葛tractAsthenumberandtheconfigurationofthedipolesrnodelishardtochoice，thecalculationofeUipsoidmodelis1ackofaccu

3、racy．Themagneticfieldoftheshipwithninemagneticdipoleandbigellipsojdhybridmodelisanaloged，andthemagneticrnomentoftheshipbyleastsquaremethodiscakulatedwiththeparametersoftheship，themagneticfieldofthestandardmeasurementsurface，therelativecoordinatesofthepoints．Thenthemagneticfieldofthepointaremeasure

4、dandcomparedwiththeeXactvalue．Thispaperpresentsthattheconversionmeansquareerrorhasbeencontr。lledinlO％whichissignificanttouseinreality．KeyWordsmagneticdipole，e11ipsoid，themagnetic矗eldofshipCIassNu№rI7665．261引言在国防工业中一般通过有限元法、谐波分析法或者磁体模拟法等方法对船舶磁场进行仿真计算[1]。但这些计算方法普遍存在适用范围不大或者计算量偏大的缺点。磁体模拟法是船舶磁场仿真模拟计算中

5、一个重要的方法，其中磁偶极子建模与椭球建模又是磁体模拟法中的重要组成部分。对于磁偶极子建模法而言，在幅度上有一定的精度，磁场梯度较高，能在低速情况下模拟相对较高速的磁场环境，但是磁偶极子的个数选择及空间排布的选择是一个需要解决的问题[2]。对于椭球法而言，稳定性较高，但是如果只选择一个椭球体进行建模，在精度上可能不能满足一定的要求[3]。本文通过九个磁偶极子与一个大椭球混合阵列的方法对船舶磁场进行建模，并设计了实验，最后用实验计算数据与真实结果加以比较取得了一定的效果。2数学模型的建立选择九个磁偶极子与一个大椭球体的混合阵列进行建模。如图1所示，以船舶中心为原点，椭球中心跟船舶中心重合，舰

6、尾指向舰首方向为Z轴*收稿日期：2015年7月10日，修回日期：2015年8月23日作者简介：常宜，男，工程师，研究方向：电磁环境与防护技术。2016年第1期舰船电子工程正方向，左舷指向右舷方向为y轴正方向，竖直向下方向为Z轴正方向。磁偶极子以L／8的间距等距分布在y轴上(L为船舶的长度)，其中第五个磁偶极子与坐标系的原点重合。圊l驸朋坐杯糸不葸团长半轴长度为口是船舶长度L的一半，等距排列的磁偶极子距离d—L／8，那么所选取的九个磁偶极子的坐标为：(“j，让，础)一((i一盟尹)d，o，o)。若船舶在某点只(刁，乃，勺)处分隔方向上的磁场强度为也，，H，，，H，，则：H‘一∑(％。M。+以

7、埘M。+盘。。M。’H如一∑(％。M撕+％：M。+6。。M。’Hzj一∑(％。M。+白，M。+f。：M。)(1)其中1≤i≤9，第i个磁偶极子沿工，y，z三个不同方向坐标轴的磁矩分量分别为M¨M叶、Mt。1广3(z，一“。)21]n面。石l_—■_一≯J’％一熹『亟1掣]，％。=％％一石l——■产一J’％邗州。一旦r!墨二生堕二坐!]％2石l———7—一J’％一拱挚≠一砉k飞。％一瓤虹专}型]，％一拱掣一卦锄砘。％一石l