FEKO应用12金属球锥体RCS复习过程.docx

FEKO应用12金属球锥体RCS复习过程.docx

《FEKO应用12金属球锥体RCS复习过程.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《FEKO应用12金属球锥体RCS复习过程.docx（31页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

FEKO应用12金属球锥体RCS复习过程

FEKO应用12-金属球锥体RCS

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:

0.0

Baseradius（Rb）:

sphere_radius

Height（H）：

-cone_length

Topradius（Rt）：

0

Label：

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:

0.0

Radius（R）:

gap_radius

Height（H）:

gap_length

Label:

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_length

Radius（R）:

sphere_radius

Label:

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-Simplify

2.4：

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：

Nosymmetry

Y=0plane：

Geometrysymmetry

Z=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：

Loopovermultipledirection

Start:

（Theta:

90,Phi:

-180.0）

End：

（Theta:

90,Phi:

0.0）

Increment:

（Theta:

0.0;Phi:

1）

Polarisationangle（degrees）:

0.0

Polarisation:

Linear

Label:

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：

Calculatefieldsinplanewaveincidentdirection

Label：

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-MLFMM

2.9.2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FreeSpace

2.10.2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：

sphere_radius=2.947*in2m

网格剖分尺寸：

mesh=lam0/10

图21：

变量定义

2.11.2：

创建模型

创建的线（弧线、折线、直线等）的起点和终点会影响扫略出来的面的法向方向。

创建sphere_path：

在“Construct”菜单中，点击“Createellipticarc

”，弹出“Createellipticarc”对话框：

Centrepoint（C）:

（U:

gap_length;V:

0.0;N:

0.0）

Radius（Ru）:

sphere_radius

Radius（Rv）:

sphere_radius

Startangle（A0）:

0.0

Endangle（A1）:

90

Label:

sphere_path

点击“Create”

图22：

创建球体母线sphere_path

创建gap_path：

在“Construct”菜单中，点击“CreatePolyline

”，弹出“Createpolyline”对话框：

Corner1:

（U:

gap_length;V:

sphere_radius;N:

0.0）

Corner2:

（U:

gap_length;V:

gap_radius;N:

0.0）

点击“Add”按钮

Corner3:

（U:

0.0;V:

gap_radius;N:

0.0）

点击“Add”按钮

Corner4:

（U:

0.0;V:

sphere_radius;N:

0.0）

Label:

sphere_path

点击“Create”

图23：

创建缝隙体母线gap_path

创建cone_path：

在“Construct”菜单中，点击“Createline

”，弹出“Createline”对话框：

StartPoint:

（U:

0.0;V:

sphere_radius;N:

0.0）

EndPoint:

（U:

-cone_length;V:

0.0;N:

0.0）

Label:

cone_path

点击“Create”

图24：

创建圆锥体母线cone_path

在左侧树型浏览器中，展开“Geometry”节点，同时选中所有创建的线模型，点击鼠标右键，选择“Apply->Union”，把新生成的模型更名为“base_path”;

选中“base_path”，点击鼠标右键，选择“Apply->Spin”，弹出“Spingeometry”对话框：

Origin：

（U:

0.0;V:

0.0;N:

0.0）

Axisdirection:

（U:

1.0;V:

0.0;N:

0.0）

RotationAngle[degrees]：

360

点击“Create”

把新生成的模型更名为“cone_sphere_gap”;

选中新生成的模型“cone_sphere_gap”，点击鼠标右键，选择“Apply->Simplify”，弹出“Simplifygeometry”对话框，确认选项勾选“Removeedgesonmetalsurfaces”，点击“Create”，即可删除母线，参考图26操作；

图25：

母线绕X轴旋转成体-Spin

图26：

模型简化（删除母线）

2.11.3：

设定对称：

点击菜单“Solve/Run”中的“Symmetry”图标按钮，弹出“Symmetrydefinition”对话框：

X=0plane：

Nosymmetry

Y=0plane：

Geometrysymmetry

Z=0plane：

Magneticsymmetry（Z=0平面平行于入射平面波电场极化方向）

点击“OK”。

图27：

定义对称面-几何对称（Y=0平面）、磁对称（z=0平面）

2.11.4：

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“Global”中，选中“Sources”点击鼠标右键选择“PlaneWave”，弹出“AddplaneWaveexcitation”对话框：

选择：

Loopovermultipledirection

Start:

（Theta:

90,Phi:

-180.0）

End：

（Theta:

90,Phi:

0.0）

Increment:

（Theta:

0.0;Phi:

1）

Polarisationangle（degrees）:

90.0

Polarisation:

Linear

Label:

PlaneWave1

点击“Create”按钮

图28：

定义入射平面波-水平极化

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：

Calculatefieldsinplanewaveincidentdirection

Label：

ff_scattering

点击“Create”。

图29：

远场方向图求解设置

2.11.5：

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30：

定义网格划分

2.11.6：

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）。

2.11.7：

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31:

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32：

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_hh_3GHz_mom.pfs”。

不要关闭Postfeko。

2.12：

其他方法1（高阶矩量法）：

在CadFEKO中，点击起始菜单的“Saveas”按钮，把“cone_sphere_gap_hh_3GHz_mom.cfx”另存为“cone_sphere_gap_hh_3GHz_hobf_mom.cfx”。

2.12.1：

设定高阶矩量法

由于高阶矩量法不支持电对称、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：

在“General”标签

勾选：

SolveMoMwithhigherorderbasisfunctions（HOBF）

Elementorder:

Order=3.5

点击“OK”按钮。

图33：

设置计算方法-HOBF

2.12.2：

网格划分：

修改已经定义的变量：

mesh=lam0

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

进入“Advanced”标签：

调节：

Refinementfactor到图34右图所示位置

调节：

minimumelementsize到图34右图所示位置（目的是减少锥体头部的小网格数）

点击：

Mesh按钮生成网格。

图34：

定义网格划分

2.12.3提交计算：

点击菜单“Solve/Run”，提交计算。

2.12.4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，读入“cone_sphere_gap_hh_3GHz_hobf_mom.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352D结果显示：

MoM+Symmetryvs.HOBF_MoM

保存并关闭PostFEKO。