局部浅滩上波流的共同绕射

利用格林定理和移动脉动源建立了一个积分方程方法 ,并利用高阶方法对积分方程进行了离散和求解 ,用于计算波浪和水流在浅滩上发生的绕射现象 .作为算例 ,应用这一方法对波浪在回转抛物形浅滩周围和流场作用下的波高分布做了计算 ,得到了水流对波浪绕射的影响关系 ,其计算结果可作为其他流场中波浪绕射的简化数值模拟方法的比较基准     

用于雷达回波信号实时模拟的弹道目标RCS解析公式

对弹道目标进行满足精度要求的雷达回波实时模拟是一项综合性较强的工程,是目标探测、识别的关键。基于几何绕射理论(GTD)和物理光学法(PO),推导给出了某大型弹道目标在微波频率下任意视线角的RCS解析公式。文中方法和FEKO软件的计算结果符合良好且计算速度极快,利用文中方法得到的结果进行的一维距离像仿真与理论结果吻合较好,可以满足基于目标电磁散射特征的再入大气层弹道目标雷达回波信号实时模拟的精度需要。     

埋藏导体表面电磁波散射特性研究

根据几何绕射理论,利用时域有限差分方法研究了导体球表面电磁波的散射和绕射,分析了导体表面爬行波的特点,并计算了埋藏在沙土中的不同电导率金属球表面电磁波的散射特征。计算及图像分析结果表明,在介质外接收到的电磁波是多次反射波的叠加;利用散射电磁波峰值之间的关系,可以预测埋藏金属物的深度。     

复杂目标RCS可视化电磁计算方法的改进

复杂目标的电磁散射主要来源于面元及棱边,在照明区与阴影区交界处,相位出现快速变化,给图形电磁计算带来计算误差。棱边散射场计算中,单站增量长度绕射系数较简单,计算精度低。文章在不改变反射系数情况下,使用驻相法消除奇变效应。提出将等效电流绕射系数、物理光学绕射系数及并矢绕射系数,应用于棱边散射场图形电磁计算。从而提高了RCS计算精度。该方法对我国的隐身与反隐身技术及仿真技术的研究,具有重要的实用价值。     

导体平板散射矩阵的计算

该文应用物理光学法及边缘绕射理论的增量长度绕射系数法，对有限大小矩形平板在任意入射波、任意空间场点处的散射矩阵进行推导，得到计算平板散射矩阵的简单公式，数值计算结果表明，此公式精确可靠。结果对掠入射时的雷达目标识别具有参考意义，该方法可以推广到计算任意边缘形状平板的散射矩阵。     

激波的反射与绕射

本文研究二维激波的绕射和反射问题。从一组偏微分方程组出发，采用任意四边形网格下的Ｇｏｄｕｎｏｖ有限差分格式实验计算了激波绕山体的运动，得到流体速度场和压力场，给出绕射激波的形成，反射波的空间形状和压力分布等值线，数值模拟结果是满意的，符合实际观察到的物理特性。本文结果可提供工程设计和安全防护的依据。     

多层介质中路面雷达电磁波传播数值模拟

针对高效、快速、连续、无损的路面雷达应用技术存在的问题,研究了路面雷达电磁波在多层介质中的传播规律,基于电磁波理论的基本原理,从Maxwell方程着手,建立了雷达电磁波在路面结构体系中的传播模型,该模型考虑了介质介电常数虚部的贡献,理论上更加严谨,并更接近于道路工程实际,应用该模型,模拟合成了多层路面结构体系中雷达电磁波的反射信号,将其与实测信号对比,验证了所建立模拟方法的正确性和适用性。     

面向实时虚拟游戏的GPU真实感草地绘制

在满足虚拟游戏实时性要求的前提下,绘制具有一定视觉真实感的草地,以增强游戏场景的真实感.将草地抽象成一块均匀、连续的透明体,提出一种简化层状算法,利用图形处理器(GPU)支持功能,计算穿过草丛的光的能量衰减,高效地模拟草的自阴影效果,并通过加入Perlin噪声进一步增加草地阴影杂乱交错的效果.结果表明,该方法能以极小的性能代价绘制草地阴影,实现具有一定真实感的大面积草地的实时绘制.     

用Lattice Boltzmann方法模拟方柱绕流

用Lattice Boltzmann方法模拟了两种情况下的方柱绕流：方柱位于流场的边壁和方柱位于流场的中央。在第1情况中，分析了流场的流线、速度矢量分布以及方柱后面绕流形成的回流区长度随Reynolds数的变化曲线；在第2种情况中，除了给出稳定时流场的流线、速度矢量分布和压力分布以外，还模拟了Re＝150时方柱后面形成的周期旋涡现象。两种情况下的计算结果与其他文献中的计算数值和试验数据是一致的。     

大数量圆柱绕射问题递推算法的理论基础

利用单根圆柱绕射问题的特征函数展开解,直接构造出浪散射的传输矩阵,进而利用Ｂｅｓｓｅｌ函数和Ｈａｎｋｅｌ函数的平移公式,对水波动力学问题建立了大数量圆柱波浪绕射的递推算法。作为算例,就不同方向、不同波数入射波情况下的双圆柱绕射问题进行了具体计算,并将计算结果与多柱绕射问题截面周线波动源分布法的结果进行了比较,计算比较表明,文中建立的大数量圆柱绕射问题的递推算法是有效的。该算法可以进一步拓广至其他形     

森林场景中太阳与阴影实时动态可视化模拟

【目的】为真实地模拟森林场景中太阳与阴影的实时动态效果,将优化计算资源与自然光照的可视化模拟相结合,实现大规模森林场景阴影实时动态绘制。【方法】用子节点旋转方法分别构建太阳和阴影场景,采用Billboard技术进行太阳场景绘制,使用PSSM算法绘制阴影。建立各自子节点并绑定于共同的根节点上,通过在世界坐标系统中同时旋转子节点实现树木阴影形态随太阳一日升降的实时变化过程,并对有无阴影时的渲染效率进行了比较。【结果】加载5 000棵树以内,阴影绘制效率高达70.0 帧/s; 加载超过6 000棵树时,有无阴影的绘制效率都呈相对平缓下降趋势,且有阴影是无阴影时平均绘制效率的70%; 加载19 000棵树时,阴影绘制效率为16.0帧/s。【结论】子节点旋转方法试验数据容易获取,算法简单快速,效率较高,绘制效果使森林场景更加逼真,可以达到较好的视觉效果并满足实时可视化要求。     

二维大气等离子体层对雷达波的反射特性

利用时域有限差分法(FDTD)对雷达波在二维大气等离子体中传播的反射率进行了数值计算.计算结果表明,在其他条件相同的情况下,大气平板型分布的等离子体层对雷达波的反射率分别取决于入射波参数:电磁波的入射角θ;电磁波入射波频率f;电磁波传播模式(TM波,TE波)以及等离子体参数;等离子体的电子密度剖面;电子与中性粒子碰撞频率νe0;等离子体厚度d.该研究结果为提高组合介质的雷达波衰减性能研究提供理论依据.     

介质覆盖导电圆柱上缝隙天线高频辐射UTD研究

研究介质覆盖导电圆柱面上缝隙天线三维窨电磁辐高频近似理论，应用并矢格林函数与高频近似相结合的方法，导出了源与场之间的并矢变换函数，得到了类Ｆｏｃｋ函数的广义复合型Ｆｏｃｋ函数，给出了介质电圆柱面上缝隙天线远区辐射场高频近似一致性几何绕射理论公式，用所得公式及其推广的结果计算了圆柱、圆锥等曲面上缝隙天线部分方向图、结果表明，高频近似ＵＴＤ解与严格解和实验吻合很好，为这类问题的工程设计、计算和分析提供     

路面材料介电常数非均匀模型雷达电磁波模拟

针对实际路面材料颗粒的随机分布特点以及离散颗粒对电磁波的散射事实,建立了半空间路面雷达电磁波一维时域有限差分(1D-FDTD)方程,实现了沥青路面材料均匀和非均匀介电常数两种模型的空气耦合天线雷达电磁波正演模拟,并对以上两种模拟波与实测波形进行了对比分析.结果表明:路面材料的非均匀介电常数模型更加符合工程实际,为路面雷达进一步精确检测厚度及其他应用提供了新的方法.     

海面蒸发波导对电磁波传播的影响

阐述了电磁波传播的抛物近似方程数值模型及其步进类型的傅里叶变换解法,利用该模型对海面上高度30 m的蒸发波导中的电磁波进行了数值模拟,并运用模拟结果分析了蒸发波导对电磁波的陷获作用;通过与标准大气折射环境情况进行对比,证实了海洋蒸发波导环境下雷达实施超视距探测的可行性;根据抛物近似方程模式,给出了电磁渡在海洋边界层大气中的传播损耗计算式;最后,给出了电磁波被俘获到波导层中形成波导传播所满足的波长(频率)、发射角度以及发射源与蒸发波导所处的相对位置的关系.     

复杂目标电磁散射分析的FEM/PO-PTD方法

采用一种新的混合方法——FEM／PO-PTD法,分析计算带有腔体的电大尺寸复杂目标的电磁散射特性。该方法中,应用矢量有限元法(edge-based FEM)为基本方法,将腔体开口面上的磁场方程作为腔体内问题的边界条件引入泛函,采用物理光学法(PO)和物理绕射理论(PTD)分析电大尺寸规则目标的电磁散射特性。为了验证该方法的准确性,首先将其应用于三维无穷接地开口腔体的电磁散射特性分析,计算结果与有关文献的数据一致性很好。在此基础上,给出了带有不同介质填充腔体和吸波材料涂敷腔体的电大尺寸导体目标雷达散射截面的计算曲线。     

不同极化方式下复杂目标高频区的RCS计算

通过图形电磁计算(GRECO)方法,利用在安装了高性能的图形加速卡的微机上实时计算复杂目标的高频雷达散射截面(RCS),目标用非均匀有理B样条(NURBS)进行样条模拟,由图形加速卡完成消隐和遮挡运算,利用Phong光照模型着色渲染目标可见表面,运用物理光学(PO),等效电磁流法(MEC),增量长度绕射系数法(ILDC)和物理绕射理论(PTD)计算目标高频区的雷达散射截面。根据极化之间的转换关系分析了线极化和圆极化下的雷达散射截面。计算结果与理论值进行比较,效果令人满意。     

路基下目标体的路面雷达电磁波模拟与分析

为准确分析路基下不同目标体的路面雷达电磁波回波特性,采用二维时域有限差分方法(2D-FDTD),对路基金属及空洞目标体的路面雷达电磁波进行了正演模拟,分析了路基媒质的介电常数、目标体的埋深、形状等对路面雷达反射波的影响.在目标体周围路基介质介电常数为非均匀分布情况下,对该实验正演模拟结果与实测结果进行对比.结果表明,模拟结果与实测结果吻合较好,验证了该正演模拟方法的正确性.     

任意反射率边界条件的港湾波浪绕射数学模型

天然港湾或人工筑港的边界不论形状还是反射条件往往是复杂的。现有的港口波浪绕射的计算模式常简化为单突堤、双突堤和岛式防波堤等简单布置型式而略去港内码头等其他岸线复杂边界的反射影响,因而仅是粗略的。复杂边界的港口波浪绕射多藉助于物理模型试验。本文介绍采用单源点法求解具有任意反射率边界条件的港湾波浪绕射的数学模型。该模型已用于广东大亚湾核电站港内泊稳条件的数值计算,计算结果与物理模型试验结果吻合良好。     

使用三维场景绘制技术模拟雷达图像

针对航海雷达回波图像模拟特点,提出一种使用三维场景绘制技术的实时模拟方法。通过在雷达天线处设置一个虚拟相机,建立视坐标系,根据雷达参数设置视见体,将光源也设置在雷达天线处。绘制当前场景,读取场景颜色缓存和深度缓存中的数据,将其转换成雷达回波数据。随着虚拟相机的旋转,实时模拟雷达的回波图像。仿真结果表明,该方法能够在3s内实时模拟具有105个三角形场景的雷达回波图像,且回波图像质量较现有雷达模拟器有显著提高。