臨近空間高超聲速飛行器電磁特性的有限元—邊界元分析.pdf

1、高超聲速目標的電磁特性分析是目前計算電磁學仿真的熱點，飛行器在以聲速7倍以上的速度運動時進入高超聲速飛行狀態(tài)。飛行器表面與空氣的劇烈摩擦，使得飛行器周圍空氣溫度急劇升高并開始電離，形成了高度不均勻的等離子體殼套。等離子體殼套在某些氣動狀態(tài)下會吸收、反射電磁波，大大影響飛行器原本的電磁散射特性，并影響與地面的通信，造成“通信黑障”。
　　有限元-邊界元方法(FE-BI)在計算電磁學數值仿真中有著重要地位，它既繼承了有限元方法對任意復

2、雜結構目標的分析能力，又在邊界上引入積分方程代替完全匹配層(PML)作為截斷邊界條件，縮小求解區(qū)域，大大節(jié)省了計算資源。多層快速多極子的引入，使得邊界積分部分的矩陣矢量乘時間得到了非常大的節(jié)省，進一步提高了算法的效率。有限元-邊界元方法精確而高效，巧妙的融合了有限元、矩量法、多層快速多極子算法的優(yōu)勢，是一種具有強大分析能力的算法。由于有限元-邊界元方法對復雜介質優(yōu)秀的分析能力，它非常適合分析這類等離子體包覆的問題。但在流場區(qū)域未知的情況

3、下，有限元-邊界元方法通常需要一個足夠大的求解區(qū)域來保證分析問題的準確性，而在此求解區(qū)域中，空氣未知量不會對電磁特性分析產生影響，卻引入了極大的計算量，大大影響了有限元-邊界元方法對此類問題的求解效率。
　　本文首先介紹了有限元-邊界元方法的原理和一些等離子體的相關理論。針對空氣引入未知量的問題，采取選取介電常數閾值直接舍去近似空氣未知量，重新建立積分面的方法，在保證一定精度的前提下大大提升了有限元-邊界元方法的分析效率。然后，論