快速算法用于带孔缝金属腔屏蔽系数计算的比较研究

本文比较了TLM、ILCM和M-MOM三种快速算法在斜入射波和多面开孔情况下计算金属腔屏蔽系数(SE)的适用性,发现M-MOM在各种情况下的计算结果最为准确,ILCM无法计算多面开缝情况,而TLM不适用于电大尺寸情况.本文还研究了电磁波的入射角和极化角、孔缝长边、腔体内观测点位置及相对面孔缝位置等参数对SE的影响.结果表明单面开缝时SE随方位角、极化角增大而增大,随仰角增大而减小,而相邻面开缝的SE则由方位角和腔体尺寸决定.当孔缝长度接近或大于半波长时,SE不再随长度的增大而减小.腔体内观测点位置不同,SE有不同的变化特性,因此仅用腔体中心点位置上的SE表示腔体的屏蔽效能是不够的.当屏蔽腔不可避免需要开缝时,应尽量选择开等效面积较小的孔缝.     

带孔缝箱体电磁屏蔽效能的研究

随着无线通信技术的普及与应用、电子产品高频化、数字化、小型化的发展趋势,使得电子设备间的电磁屏蔽问题更加突出。屏蔽箱技术是行之有效的屏蔽方法,然而,实际中常用于散热、过电缆等的功能性孔或孔阵必然造成电磁泄漏。因此,现今对影响电磁屏蔽效能的相关因素的研究和分析提出了更高的科学性。在简要介绍了电磁屏蔽效能的计算方法的基础上,针对带孔缝箱体内电磁场,详细分析了使用电磁仿真软件HFSS计算其电磁屏蔽效能的方法及结果。得出了一般性结论:箱内与孔缝距离不同的点,距离孔缝越远,屏蔽效能越好;屏蔽效能圆形孔缝和正方形孔缝大小相仿,三角形孔缝位列次席,而长方形则居于末位;孔缝越小,屏蔽效能越好;长方形孔缝的长短边的比值越小,箱体屏蔽效能越好;孔阵间距越小,屏蔽效能越好;开孔数量越多,屏蔽效能越好。     

基于等效传输线模型的腔体场分布快速算法

为实现外部电磁波照射下矩形金属腔内各点场值的快速有效计算,本文以等效传输线模型(TLM)方法为基础,建立孔缝耦合模型进行计算分析并编程实现.计算结果表明,等效传输线模型方法与三维全波分析商业软件的模拟计算结果吻合,但计算时间大大缩短.并且该方法计算结果与实验测量结果基本吻合,说明采用等效传输线模型算法计算腔体内的场分布是有效可行的.     

利用扩展TLM研究内置带孔隔板结构的箱体屏蔽效能

基于扩展的传输线方法,对内置带孔金属隔板的带缝箱体,建立了平面波照射下腔体屏蔽效能的等效电路模型,推导出屏蔽效能的计算公式,屏蔽效能的计算结果与CST软件仿真结果进行对比,验证了扩展的传输线方法计算的可行性.分析了金属隔板上圆孔的尺寸及位置对电场屏蔽效能的影响,以及金属隔板的位置对测试点的屏蔽效能的影响,结果表明圆孔直径越小,位置离开隔板中心的距离越大,屏蔽效能越高,谐振频率向下偏移量越大;隔板位置的变化会造成箱体谐振频率的偏移,隔板距离孔缝面越近,谐振频率向上偏移且偏移量越大.基于单缝单孔的箱体,对含有多缝多孔的复杂箱体进行分析,结果表明增加孔和缝的数量会使屏蔽效能增大,孔数量的改变也会使谐振频率产生偏移.     

孔缝对航空器电子设备舱屏蔽效能的影响

本文应用全域基函数表示缝隙场技术的矩量法分析计算矩形屏蔽体的屏蔽效能,基于缝隙切向电磁场连续条件,通过求解腔体格林函数得到屏蔽体内部场强。通过对经典孔缝电磁耦合模型的数值仿真,得出的结论与已有文献和实验结果吻合良好,验证了该算法的准确性和计算效率。仿真结果表明:孔缝的形状、入射波极化方向和屏蔽体内不同计算点等因素对屏蔽效能影响很大。通过数值仿真得出的规律性结论有利于指导屏蔽体孔缝形状的设计以及敏感器件和设备的合理布局,因此屏蔽效能的仿真分析在民用航空电子系统防护高强度辐射场的工作中具有重要的指导意义。     

高频场线耦合分析方法比较

研究了基于广义传输线理论的迭代法、渐近法和基于经典传输线理论的辐射场叠加修正三种方法求解高频场线耦合问题的适用性.通过比较这三种方法应用于不同传输线结构的计算结果,并与全波分析软件NEC结果进行比较,发现基于广义传输线理论的方法在低频和高频时都可获得场线耦合问题的准确解,而经典传输线模型在高频时传输线近似条件得到破坏从而求解误差较大.此外,基于经典传输线理论的辐射场叠加修正方法用于高频时,计算结果相较于经典传输线理论得到很大改善.在此基础上,给出了三种高频场线耦合分析方法的适用条件和优缺点,并通过实验验证了计算结果的有效性.该研究对电磁兼容领域中场线耦合分析具有很好的参考意义.     

基于环路法的三维细孔缝电磁分析算法

导体屏蔽箱上的孔缝对屏蔽效能有非常重要的影响，而细孔缝的模拟一直是电磁屏蔽分析中的难点．研究了时域有限差分（FDTD）法的三维细孔缝模拟问题，推导出基于环路（CP）法的三维细孔缝仿真算法．在不同孔缝宽度模型下，分别利用细化网格和容性细孔缝（C-TSF）2种算法验证三维CP细孔缝模型的精度和适应性．结果表明该CP模型在缝宽较大时精度较好，和C-TSF算法相结合在分析细孔缝电子机箱屏蔽问题时避免使用细化网格．     

装配式空心板梁桥铰缝损伤评估方法

目的推导一种装配式空心板桥铰缝损伤后跨中截面荷载横向分布系数的计算方法,解决装配式空心板梁桥铰缝损伤程度量化评估问题.方法基于传统铰接板梁法理论,以铰缝抗剪刚度的大小来表征铰缝的损伤程度,引入了一个空心板铰缝协同工作系数φ,并建立了其与铰缝抗剪刚度的模型关系以及与铰缝剪力抗力值、剪力效应值的功能函数关系,从而在正则方程中考虑铰缝损伤对荷载横向分布系数的影响,得到装配式空心板梁桥铰缝损伤的评估模型,计算其跨中截面荷载横向分布系数,并与实桥数据、有限元法(ANSYS)及传统铰接板梁法的计算结果进行对比.结果铰接板梁法计算结果与实桥数据相比其相对误差在5.9%～20.5%;ANSYS有限元法计算结果误差在2.7%～4.4%;修正铰接板梁法计算结果最大相对误差仅为2.7%.结论量化评估方法能够较好地适用于装配式空心板梁桥荷载横向分布系数的计算,计算结果与实桥数据较为接近,为实际工程中装配式空心板梁桥受力状况的评估可提供参考.     

非等温长输管线稳态泄漏计算模型

为了客观准确地计算燃气管道泄漏时的泄漏率、泄漏孔口内外温度和压力分布,通过对长输管线微元段燃气压缩因子、摩擦系数、泄漏系数、压力修正系数以及温度修正系数的分析讨论,结合现有泄漏模型,建立了非等温条件下的稳态管道泄漏小孔、管道及大孔模型．对大孔模型泄漏过程,提出了综合三状态模式及具体两状态模式．通过对非等温条件下3种泄漏模型计算结果的比较,得出小孔模型适用于孔径比约为0．15的泄漏,管道模型适用于孔径比约为0．9的泄漏,而大孔模型在各种泄漏孔径下均比较适用,所得计算结果均合理可靠．     

基于FDTD的孔缝阵腔体屏蔽效能研究

电子仪器的屏蔽腔体由于散热、通信的需要往往有大量的孔缝。本文介绍了分析屏蔽腔体的电磁泄漏和对外界电磁辐射的屏蔽效能的模型。利用这两种模型,基于时域有限差分(FDTD)算法,分别计算了带有孔阵列的金属屏蔽腔体的电磁泄漏和在外界高斯脉冲照射下的电磁屏蔽效能。通过对总面积相等的不同类型孔阵列的仿真计算结果的对比,得出圆形孔阵列具有最好的屏蔽效果。对于总面积相等的同类型孔阵列的计算结果表明,孔的尺寸越小,其阻止电磁泄漏和对外界电磁辐射的屏蔽能力越强。通过计算,还分析了双层孔阵列的屏蔽效能以及层间距对屏蔽效能的影响。     

有孔箱体屏蔽效能的多模传输线法分析

通过对有孔箱体屏蔽效能的传输线解析计算法进行扩展,得到可计及箱体内高次模传输的多模传输线模型,运用三维电磁场仿真软件HFSS(high frequency structure simulator)进行了有效性验证。应用得到的多模传输线模型,分析了箱体内不同位置处高次模对屏蔽效能的影响。计算结果表明：宽频域上,高次模对屏蔽效能的影响不可忽略;在1 GHz以下,越靠近箱体的开孔,高次模影响越大;在近孔处,高次模会引起某些频段上屏蔽效能的提升。因此,只有综合考虑多种传输模式才能准确反应宽频域上和近孔处的屏蔽效能。     

基于人工神经网络的圆孔电磁耦合预测

孔缝电磁耦合问题历来是电磁兼容领域中的一个重要部分,多年来人们已经采用多种方法对孔缝电磁耦合问题进行了深入研究.随着电子系统的日益复杂,无论是全波分析还是解析方法在孔缝电磁耦合问题研究中都存在很大的局限性.为了更好的解决这个问题,本文探讨了人工神经网络用于孔缝耦合分析的可行性.以大量数值计算结果为训练样本,建立了适用于...     

车载移动卫星通信系统电磁屏蔽

为了减少外界电磁脉冲对车载移动卫星通信系统的电磁损伤,通过设置带孔缝的屏蔽腔体对系统内部各组件进行电磁防护。应用传输线理论,将带孔缝的屏蔽腔体建模成传输线,腔体内部的PCB建模成特殊的传输层,求解出腔体内任意点的屏蔽效能。仿真结果表明:所建模型可以很好地拟合实验数据,验证了模型的准确性,很好地解决了运算速度与精确度之间的矛盾。模型给出了电磁脉冲入射角、极化角、腔体和孔缝尺寸等对屏蔽效能的影响,为工程实践中进行电磁屏蔽提供了很好的理论基础。     

基于FDTD的孔缝金属箱屏蔽效能分析

为了分析与解决复杂平台上的天线与其周围指挥舱等金属结构之间的电磁干扰问题,以期将天线对指挥舱内的电子设备的干扰降到最小.应用时域有限差分算法计算了2根振子天线辐射下带孔缝金属箱子的屏蔽效能.通过计算金属箱内部一点的电场强度和频谱特性,研究了形状不同、尺寸不同、面积相同和数目不同等窗口状态对带孔缝金属箱的屏蔽效能的影响,得出了提高带孔缝金属箱的屏蔽效能的一些方法手段.能有效解决工作于车、船和飞机等复杂电磁环境的天线干扰其周围指挥舱等金属结构内电子设备的电磁问题.     

BLT方程在箱体屏蔽效能分析中的应用

根据Robinson算法和电磁拓扑理论,提出了一种基于BLT方程的有孔箱体屏蔽效能分析方法,介绍了BLT方程的基本原理,推导出了描述孔缝耦合的BLT方程,建立了屏蔽箱体、孔逢、入射波等参数与屏蔽效能的函数关系,并扩展到偏心孔以及任意极化角的情形,分析了孔缝形状、尺寸以及观测点位置等对屏蔽效能的影响。在0~1GHz范围,对中心开孔箱体的屏蔽效能进行仿真,并与CST仿真结果进行对比,验证了方法效性,数值计算结果表明:文中算法不仅能够准确的描述出箱体屏蔽效能随入射波频率的变化关系,而且能有效地估算出屏蔽箱体的谐振频率。     

车载移动卫星通信系统电磁屏蔽研究

为了减少外界电磁脉冲对车载移动卫星通信系统的电磁损伤,通过设置带孔缝的屏蔽腔体对系统内部各组件进行电磁防护。应用传输线理论,将带孔缝的屏蔽腔体建模成传输线,腔体内部的PCB板建模成特殊的传输层,求解出腔体内任意点的屏蔽效能。仿真结果表明：本文所建模型可以很好地拟合实验数据,验证了本文模型的准确性,很好地解决了运算速度与精确度之间的矛盾。模型给出了电磁脉冲入射角、极化角、腔体和孔缝尺寸等对屏蔽效能的影响,为工程实践中进行电磁屏蔽提供了很好的理论基础。     

基于FDTD方法的屏蔽机箱电磁泄漏分析

屏蔽机箱作为信息处理设备的载体,决定了它不是一个完全封闭的导体,而孔缝的存在会加大电磁波的泄漏量.目前时域有限差分(FDTD)方法中处理孔缝的形式大都是基于文献(IEEE Trans, Antennas Propagation,1988,36(2):247-257.)提出的窄缝算法,该算法忽略了电磁波穿过机箱壁的泄漏,在低频时具有一定局限性.把机箱壁看作薄介质层,给出一种修正的FDTD窄缝算法,推导了该算法在不同孔缝方向上的差分形式,并利用该算法分析了屏蔽机箱内部的电磁能量经孔缝耦合的电磁泄漏问题.数值结果说明了该算法的有效性,可为工程设计屏蔽机箱提供理论依据.     

具有横向运动能力的圆形伞的设计

降落伞作为重要的减速工具，通常具备垂直减速能力，若其具备一定的稳定可控横向运动能力，将大大扩展降落伞的应用范围。伞衣上非对称开缝、开孔是实现平飞简单有效的方法。该文基于平面圆形伞设计了具有非对称孔、缝结构的伞型，并通过数值模拟方法计算对比流场结构、阻力系数和横向力系数等结果，验证其是否具备横向运动能力。通过计算可知，距伞底对应圆心角30°处环缝减速效果最佳。在此基础上，将伞的环缝长度缩短一半，并逐步加入径向孔，实现非对称开缝、开孔。在所有计算模型中，U形伞缝的设计会使降落伞的减速性能、横向运动性能有较大提升，同时伞随着迎角变化稳定性最佳。     

灌孔混凝土砌块砌体受压性能研究

通过对灌孔混凝土砌块砌体中混凝土芯柱三向受压应力状态进行分析,提出了适用于灌孔混凝土受压弹性模量的计算方法.同时,基于大量的试验结果,提出了适用于灌孔混凝土砌块砌体的泊松比、峰值应变、极限应变等参数,并引入到Domingo J.Carreira等提出的混凝土本构模型中,得出了适用于灌孔混凝土砌块砌体受压的应力-应变全曲线公式.对比结果表明,计算值与试验结果吻合良好,可供灌孔混凝土砌块砌体结构设计和研究参考.     

TSF算法及其在机箱屏蔽效应分析中的应用

介绍了时域有限差分（FDTD）方法的基本原理，提出了基于环路法（CP）的三维细孔缝仿真算法（TSF）。用细化网格的FDTD和用亚网格的TSF两种算法，分别对相同的细孔缝模型进行了仿真计算。结果表明亚网格TSF算法与细化网格的FDTD算法无论是在时域还是在频域上的仿真计算结果都吻合得很好，而且应用亚网格TSF沿算法可以极大的缩短计算时间。最后利用TSF算法对屏蔽机箱进行数值仿真，得到了屏蔽机箱开孔3m远处的电场频域曲线。