混响室FDTD仿真中归一化场强的计算与实验验证

采用时域有限差分(FDTD)法对尺寸为10.5m×0.8m×4.3m的混响室进行了三维仿真计算,为实现仿真与实测结果关于归一化电场强度的直接对比,给出了仿真电场值的归一化计算方法,并做出实验验证.结果表明:所提出的处理方法是合理可靠的,归一化电场强度与激励源无关,是表征混响室自身谐振特性的参量,因此可用频域测试结果对时域仿真结果进行实验验证,这为基于时域宽频仿真的混响室优化设计提供了有益参考.     

基于辛时域有限差分方法微带天线的数值分析

从麦克斯韦方程出发,研究了在时间和空间上进行高阶差分的辛时域有限差分数值方法(SFDTD),给出其三维差分公式.将吸收边界条件有效地应用于微带天线的计算中,计算了一种微带贴片天线并给出了天线的回波损耗及输入阻抗等.计算结果证明了该方法的精确性和正确性.该方法对于天线优化设计及电磁散射计算具有一定的借鉴作用.     

基于吸收边界条件的平面直角坐标系下点声源声场的仿真

现有的声场仿真方法多较为复杂,适用范围有着较大局限性,且对仿真区域之外的声场直接忽略造成较大误差.为此将时域有限差分算法引入到声场仿真中,通过基本公式的推导、吸收边界条件的计算和对角点的处理,实现了平面直角坐标系下简单的余弦脉冲点声源和正弦连续点声源所产生声场的仿真.这种方法计算效率高,有着很广的适用范围和更好的仿真效果,并可以进一步推广至三维坐标中使用.     

三维声波散射的时域仿真

为了研究医学超声中的动态波散射问题,建立了三维声波的速度-压力交错网格时域有限差分模型,讨论了完全匹配层吸收边界的构建及其时域有限差分算法的实现,分析了吸收边界的性能.三维声波场中标准目标散射的动态仿真验证了该计算方法的有效性.     

用FDTD法建模波导器件时数值色散的仿真研究

时域有限差分法(FDTD)在电磁场数值计算中占有重要的地位。但是,由于时域有限差分法只是原Maxwell旋度方程的一种近似,当在计算机的存储空间对电磁波的传播进行模拟时,即使是在非均匀介质中也会出现色散现象,且电磁波的相速度随波长、传播方向及变量离散化的情况而发生变化。受计算机存储空间和计算速度的限制及色散机理的多样性和复杂性,少有文献对此进行精确定量的数值分析。本文通过对平面光波导在不同时间步长和空间步长时光场分布的仿真,探讨了减小FDTD法数值色散的具体措施,对改进FDTD法固有缺陷和提高FDTD法计算精度具有直观的理论指导,为复杂波导器件的设计和制造提供了预测手段。     

基于并行计算环境的混波室三维仿真

本文选取混波室作为研究对象,使用FDTD方法,结合并行计算模拟了混波室内场的分布。通过仿真的结果,对并行计算中的网格划分和计算效率进行了分析。     

频域数学模型的仿真算法

本文提出一种简单的线性系统频域数学模型的计算机实现.算法中包括把传递函数、输入和输出所组成的频域算式经过整理之后映射到时域中.然后把所得的微分和偏微分方程组变为递归公式,最后根据假设系统得出计算机仿真曲线.通过仿真比较,证实提出的算法是有效的.     

三维潮流泥沙运动的一种数值模拟

采用σ坐标变换,将具有自由面的三维非线性潮流微分方程转换为模型所采用的模式方程;运用三角网络有限差分格式,将该模式方程和泥沙扩散方程分别离散,提出了一种新的三维潮流和泥沙运动的数值模拟方法,并与理论解进行了比较,对渤海湾湾顶典型玻潮流流与泥沙运动进行了数值模拟,以较高的辨率揭示了该海域潮流与泥沙运动的典型特征,计算结果与实际吻合良好。     

基于FDTD的混响室场均匀性仿真分析

为了确定由中国传媒大学制作的小体积混响室的场均匀性工作区域,本文通过电磁仿真软件GEMS建立了实际混响室的三维电磁模型,采用并行FDTD方法对混响室内的场均匀性进行仿真分析,计算出划定工作区域的8个顶点的电场,再通过数据处理得到场的标准偏差 仿真结果表明,此次划定的测试区域满足IEC 61000-4-21中关于混响室场均匀性的判定标准.     

动能弹对混凝土靶板侵彻三维数值模拟

根据描述材料特性的经验公式和流体力学的基本理论，对控制方程组在欧拉网格上进行离散差分求解，建立三维数值模拟模型，给出一种基于Youngs技术的三维界面处理方法，并对动能杆侵彻混凝土靶板进行了数值模拟，分析了数值模拟结果，得出模拟结果与工程中的现象基本吻合的结论。     

飞行器仪器舱混响室声环境实验研究和数值模拟

针对飞行器发射、飞行中的环境噪声问题,进行了飞行器的混响室噪声实验.在噪声实验过程中,以特定规范谱为声压级控制谱来调节混响室声场,使测量的噪声谱与控制谱接近,模拟飞行器的飞行环境进行了3次不同声压级的噪声实验,得到了实验件的内部声场和结构加速度响应.在实验的基础上,利用统计能量分析法对飞行器噪声实验进行了数值模拟.研究结果表明:在噪声实验中,飞行器内部的声场低于外部混响室的声场,但内、外最大声压差相差不大;结构的响应与结构刚度有关.数值模拟结果与实验数据的对比表明,统计能量分析方法在250 Hz以上的高频段模拟结果较好,而在250 Hz以下预示精度存在较大差别,说明利用统计能量分析方法进行中高频段噪声环境预示是可行的.     

汕头大学混响室的设计与鉴定

根据国家标准因地制宜建成了汕头大学混响室。测量材料无规入射吸声系数a_s时,推荐使用的测试频段为中心频率125～4000Hz的1/3倍频程带宽。     

基于遗传算法的混响室桨叶夹角优化数值分析

采用电磁仿真软件FEKO对混响室仿真模型进行数值分析,以表征混响室测试区域场均匀性的电场标准偏差值为目标函数,结合遗传算法对混响室搅拌器桨叶夹角进行优化,得到了桨叶夹角的最优解以及相应的测试区域的电场标准偏差值.研究表明,桨叶夹角处于最优配置时,测试区域各轴向电场标准偏差较初始状态分别下降了23.5%,28.8%,73.0%,总标准偏差下降了44.1%,说明通过优化改善了测试区域的场均匀性,提高了混响室用于电磁兼容测试时的准确度.     

混响室内空间特性测量

主要研究混响室内场分布的空间特性统计模型,对自制的混响室内场分布的空间相关特性进行测量,与理论模型空间相关函数SCF进行对比分析.研究结果是在一定频率范围内观察得到的,即从不理想,欠模状态到理想.多模或过模状态的操作.从这些实验结果中可以得到混响室操作的低频限制标准.     

混响室和GTEM室辐射抗扰度测试的相关性

构建了混响室和GTEM室中辐射抗扰度测试系统,对典型卫生医疗设备进行辐照效应实验.利用衡量2组变量之间线性相关程度的Pearson积差相关系数来评价2种电磁兼容测试场地的辐射抗扰度测试的相关性.并对2个测试场地测得的受试设备敏感阈值进行了线性拟合.结果表明:混响室不同工作模式和GTEM室的辐射抗扰度测试所得结果的相关系数均大于0.75,说明2种测试场地具有非常好的测试相关性.     

BIC实验的数值模拟研究

为研究低速撞击作用下炸药点火机理,采用非线性动力学LS-DYNA程序和Visco-SCRAM本构模型数值模拟弹道撞击室实验. 计算得到了5.35 m/s初始撞击条件下炸药发生点火反应,与文献中的实验结果比较吻合. 计算结果表明,炸药整体温升并不能导致其点火反应,而裂纹面摩擦生热形成热点能使炸药发生点火反应,计算结果可为低速撞击条件下炸药装药发生非冲击点火反应机理提供新的依据和支撑.      

兼并模对混响室场均匀性影响的仿真分析

为了研究兼并模对混响室场均匀性的影响,用FEKO软件建立了2个体积大致相等的矩形混响室壳体模型.1号混响室的尺寸为5 m×4 m×3 m,2号混响室尺寸为4 m×4 m×4 m,2号混响室存在简并模.2个混响室采用相同的机械搅拌器,分别计算2个混响室测试区某个矩形区域8个顶点的电场强度,计算各电场分量的以及总的标准偏差.结果表明,2号混响室场的标准偏差大于1号,说明兼并模的存在导致了混响室场均匀性的下降.     

混响室内场分布统计特性的研究

本文通过实测得到理论参考值,再利用概率密度函数(PDF)模型定性分析了混响室内场的分布统计特性.本次实验采用的混响室工作频率为1GHz-9GHz,尺寸为1.1 m×0.7m×0.6m(长×宽×高),实验结果将参照模型进行分析,并且用威布尔图对实验数据进行验证,在一定的误差允许范围内,最终验证混响室内场的功率密度的pdf满足威布尔分布.