使用HyperWorks生成雷達(dá)截面或天線位置電子分析

雷達(dá)截面(RCS)和安裝天線位置是飛機(jī)設(shè)計(jì)的重要參數(shù)。RCS是目標(biāo)可檢測(cè)性的衡量指標(biāo)，例如飛機(jī)對(duì)于雷達(dá)的可檢測(cè)性。較大的RCS表示目標(biāo)(例如噴氣式飛機(jī))容易被檢測(cè)到。SELEX GRLILED公司使用HyperWorks生成任意大的曲面網(wǎng)格并在單元上定義電子屬性。生成的網(wǎng)格用于在電磁(EM)求解器中計(jì)算飛機(jī)的RCS或確定如何放置天線以獲得最佳性能。 本案例使用一個(gè)1億單元的快速噴氣式飛機(jī)網(wǎng)格模型用于雷達(dá)追蹤和隱身性。

SELEX GRLILED是防務(wù)電子市場(chǎng)的領(lǐng)導(dǎo)者，在空中任務(wù)關(guān)鍵系統(tǒng)和戰(zhàn)場(chǎng)及國(guó)土安全領(lǐng)域具有顯著優(yōu)勢(shì)。SELEX GRLILED是一家真正的全球化公司，在五大洲擁有大約7000名員工。

挑戰(zhàn)

要生成1億個(gè)單元的曲面網(wǎng)格需要先將幾何切分為更小的曲面，每個(gè)曲面需要足夠小以便能夠使用網(wǎng)格劃分算法高效地劃分網(wǎng)格。這就要求將結(jié)構(gòu)模型和微波仿真工具相結(jié)合，使用EM求解器生成電子分析層面認(rèn)為足夠小的高質(zhì)量曲面網(wǎng)格。所有單元必須達(dá)到電子分析層面的足夠小，一個(gè)指導(dǎo)性的原則是三角形邊的長(zhǎng)度介于λ/ 8和λ/12之間，這樣可以在求解的穩(wěn)定性和模型規(guī)模之間很好地折中。同時(shí)大量的小尺寸單元還會(huì)影響內(nèi)存需求和求解運(yùn)行時(shí)間，所以必須優(yōu)化三角形單元的長(zhǎng)度。

解決方案

SELEX GRLILED使用HyperWorks生成大量的小尺寸單元并使用矩方法(MOM)描述多大及多復(fù)雜的結(jié)構(gòu)可以和電磁場(chǎng)交互。一種被稱為多級(jí)快速多極(MLFMM)算法的方法被開發(fā)出來(lái)，該方法可以更好地處理大模型，該方法使用結(jié)構(gòu)迭代框格將結(jié)構(gòu)離散為越來(lái)越小的塊。這樣可以縮減模型規(guī)模從而減少了內(nèi)存需求和運(yùn)行求解時(shí)間。

為了生成這些模型，Altair開發(fā)了一套流程自動(dòng)化工具使SELEX GRLILED能夠?qū)θＰ瓦M(jìn)行細(xì)分。將模型分成足夠小的部分后再在不同部件的交界曲線上劃分網(wǎng)格，這樣就生成了一系列節(jié)點(diǎn)將各個(gè)部件橋接起來(lái)。

組成全模型的每個(gè)子模型被寫入單獨(dú)的文件。子模型檢查無(wú)誤后被賦予電子屬性，包括各種單元的各種參數(shù)。屬性設(shè)置檢查無(wú)誤后再被賦予與該仿真問題使用的電磁求解器相關(guān)的各種電子屬性。

結(jié)論

使用HyperMesh開發(fā)了一個(gè)流程自動(dòng)化工具，生成了用于RCS分析和安裝天線的性能分析的1億單元的曲面網(wǎng)格模型。本例表明網(wǎng)格質(zhì)量可以在網(wǎng)格劃分算法和電磁求解器要求之間保持協(xié)調(diào)一致，從而減少了從前處理器導(dǎo)出網(wǎng)格的重新處理工作。該流程允許生成任意規(guī)模的網(wǎng)格且不受計(jì)算資源的限制。基于MLFMM方法集成電磁求解器使SELEX GRLILED的工程師們可以在圖形界面下對(duì)模型賦予電子屬性，之前這樣的需求是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。與求解器的集成還允許將舊模型讀入到網(wǎng)格劃分環(huán)境進(jìn)行修改并且不需要重新賦電子屬性。HyperWorks幫助SELEX GRLILED的設(shè)計(jì)師減少了創(chuàng)建大型電磁分析模型的時(shí)間從而節(jié)約了大量開發(fā)成本。