基于非结构网格格点FVTD算法的电磁散射模拟

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1、第45卷第3期2013年6月南京航南尿舰JournalofNanjingU空nlV航天大学学报ersityofAeronautics&AstronauticsV01．45No．3Jun．2013基于非结构网格格点FVTD算法的电磁散射模拟高煜垄陈红全(南京航空航天大学航空宇航学院，南京，210016)摘要：为了利用格点数值模拟复杂外形的电磁散射场，研究了基于非结构网格格点的时域有限体积算法。该算法借鉴计算流体力学的做法，采用Steger—Warming通量分裂和近似黎曼解两种方法处理通量运算，采用四步Runge-Kutta格式进行时间推进求解。本文用发展的算法数值模拟了包括鼓包、

2、舱体以及外挂干扰的复杂外形电磁散射场，并给出了对应的雷达散射截面。算例表明：两种通量运算计算得到的双站雷达散射截面结果一致，且计算效率相当；舱体、鼓包以及外挂对飞行器主体的电磁散射特性均有影响，其中外挂对主体干扰尤为明显。由于采用了基于非结构网格格点的算法，特别适合处理多体干扰等复杂情形。关键词：格点格式；时域有限体积；Steger-Warming通量分裂；近似黎曼解；雷这散射截面中图分类号：V218文献标志码：A文章编号：1005—2615(2013)03—0415—09ElectromagneticScatteringSimulationBasedonCell·-Vertex

3、Unstructured_-GridFVTDAlgorithmGaoYukun，ChenHongquan(CollegeofAerospaceEngineering，NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics，Nanjing，210016，China)Abstract：Inordertousegridpointsforsimulatingthescatteredelectromagneticfieldswithcomplicatedgeometries，afinite—volumetime—domainalgorithmbasedonc

4、ell—vertexoftheunstructuredgridsisstudied．Referringtotheapproachusedincomputationalfluiddynamics，bothSteger—Warmingfluxvec—torsplittingandapproximateRiemannsolverareintroducedindealingwiththecomputationoffluxre—latedtothegoverningequations，andanexplicitfour—stageRunge—Kuttaschemeisemployedint

5、imedis—cretization．Byusingthedevelopedalgorithm，scatteredfieldsandbistaticradarcrosssectionarecalcu—latedforcomplicatedcasesofaerodynamicshapeswithcavity，externalobstacleoranexternalstore．Numericalexamplesshowthatboththebistaticradarcrosssectionandthecomputationalefficiencyarenearlythesamebyu

6、singeitherSteger—WarmingfluxvectorsplittingorapproximateRiemannsolver．Theresultsalsoshowthatthescatteredcharacteristicsofthemainaerodynamicshapeswithorwithoutcavity，externalobstacleOranexternalstoreareobviouslydifferent，particularlyforthecaseofaerody—namicshapeswithanexternalstore．Additionall

7、y，thepresentedmethodhastheabilitytoaccommodatemorecomplicatedgeometriesduetotheuseofcellvertexoftheunstructuredgrids。Keywords：cell—vertexscheme；finite—volumetime—domain；Steger—Warmingfluxvectorsplitting；ap—proximateRiemannsolver；radarcrosssec