临近空间高超声速目标宽带电磁特性研究

Adaptive modeling of mesh coupled parameters of flow and electromagnetic fields is investigated for electronicly large target in near space. The volume-surface integral method is speeded up by multilevel multipole methods and the memory requirement is reduced by using linear-phase basis function and fast far field approximation technique. The preconditioning technique is developed for the volume-surface integral method and the convergence is accelerated for wideband analysis of electromagnetic scattering for electronicly large target in near space. The unconditionally stable time domain spectral method based on tetrahedron mesh is taken to analyze electromagnetic scattering for hypersonic/supersonic target in near space. The time domain spectral method is studied for lossy plasma medium. Domain decomposition technique combined with the time domain spectral method is studied for time domain electromagnetic scattering for hypersonic/supersonic target in near space.

针对电大尺寸临近空间高超声速目标，开展流场与电磁分析网格耦合参数自适应建模研究，采用多层快速多极子技术加速体面积分方程方法，采用相位基函数以及快速远场近似技术缓解内存需求。开展体/面积分方程的高效预条件技术的研究，提高迭代算法的收敛速度，实现对临近空间高超声速目标宽带电磁特性的快速分析。开展基于曲四面体进行空间离散的无条件稳定的时域谱元法临近空间高超声速目标宽频带时域电磁特性的快速分析。开展等离子体色散媒质的时域谱元法分析技术的研究，针对临近空间高超声速目标多尺度电大尺寸特性，开展区域分解技术结合时域谱元法实现目标时域电磁特性的高效并行分析研究。

本项目针对高超声速飞行目标的宽带电磁特性展开研究，完成了高超声速目标的流场与电磁分析网格耦合参数自适应建模研究，根据气体离子参数和电磁频率，进行流场与电磁场参数网格的优化处理方法研究，为高超目标的电磁特性分析提供模型基础。完成了并行体面积分方程方法的平台搭建，并针对体面积分方程方法矩阵性态差的特性，提出了并行的稀疏近似逆预条件技术，有效地解决了矩阵形态的问题，实现了高效准确分析高超声速飞行目标电磁散射特性的能力。完成了共形时域有限差分和时域谱元法方法的计算平台建立，实现了大规模未知量的计算能力，为宽频带，宽角度的电大尺寸高超声速飞行目标电磁特性分析提供了高效的计算平台。完成了在不同飞行高度、不同飞行速度、不同飞行攻角的情况下目标电磁散射特性的计算与分析。.全面完成了研究计划，主要创新理论成果在IEEE TAP 、AWPL、MWCL等SCI期刊发表论文93篇，已授权发明专利12项，申请发明专利41项，软件著作权获批3项。培养博士生14名，已毕业硕士生14名，3篇博士论文获江苏省优秀博士论文奖,1篇博士论文获中国电子学会优秀博士论文奖。指导的多名研究生在国内国际学术会议上获得大会学生优秀论文奖。2016年获得江苏省六大人才高峰创新人才团队项目资助。