飞行器热天线热电联合计算方法

doi:10.7527/S1000-6893.2016.0193

结构与防热

本期目录 | 过刊浏览 | 高级检索

前一篇 | 后一篇

飞行器热天线热电联合计算方法

张晓晨^1,2, 林朝光², 王振峰², 于明星², 谈和平¹

1. 哈尔滨工业大学, 能源科学与工程学院, 哈尔滨 150001;
2. 空间物理重点实验室, 北京 100076

收稿日期:2016-04-20 修回日期:2016-06-14 出版日期:2017-01-10 发布日期:2016-07-05
通讯作者: 张晓晨,Tel.:010-88524988,E-mail:zhangxiaochen18@163.com E-mail:zhangxiaochen18@163.com
作者简介:张晓晨,男,博士。主要研究方向:高超声速飞行器防隔热及温控设计,天线-天线罩一体化设计,超电大尺寸电磁散射透射特性仿真。Tel.:010-88524988,E-mail:zhangxiaochen18@163.com

Thermoelectric coupling calculation method for aircraft thermal antenna

ZHANG Xiaochen^1,2, LIN Chaoguang², WANG Zhenfeng², YU Mingxing², TAN Heping¹

1. School of Energy Science and Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China;
2. Science and Technology on Space Physics Laboratory, Beijing 100076, China

Received:2016-04-20 Revised:2016-06-14 Online:2017-01-10 Published:2016-07-05

摘要/Abstract

摘要：

为了研究高温环境对热天线电性能的影响，提出了一种热电联合计算方法，通过三维热、电信息传递程序实现不同温度区域介电性能的空间加载，以此关联温度场与电磁场网格节点信息，实现温度场-电磁场耦合问题的联合计算。介绍了热电联合计算方法的原理与思路，并以某型热天线为研究对象，考查天线温度分布对电性能的影响程度，为飞行器热天线的精细化设计提供了途径。该方法可应用于热透波结构的高温电性能分析，尤其对于恶劣热环境下的热天线/天线罩设计具有较高的应用价值。

关键词: 热天线, 天线罩, 热电联合, 径向基函数, 方向图

Abstract:

To study the influence of high temperature on the electrical properties of thermal antennas, a thermoelectric coupling calculation method is proposed in this paper. The 3D grids information for both temperature field and electromagnetic field are associated by a designed information transfer program, which loads corresponding dielectric parameters based on local temperature to achieve thermoelectric coupling analysis. This paper presents the principle of thermoelectric coupling calculation. To realize fine design of aircraft thermal antenna, the directional patterns of a thermal antenna at room temperature and high temperature are studied and compared. The method can be used to analyze the electrical properties of heat wave-transmitting structure at high temperature, and has an important application in thermal antenna/radome design in harsh thermal environment.

Key words: thermal antennas, radome, thermoelectric coupling, radial basis function, patter

中图分类号:

V243.4

张晓晨, 林朝光, 王振峰, 于明星, 谈和平. 飞行器热天线热电联合计算方法[J]. 航空学报, 2016, 37(S1): 66-72.

ZHANG Xiaochen, LIN Chaoguang, WANG Zhenfeng, YU Mingxing, TAN Heping. Thermoelectric coupling calculation method for aircraft thermal antenna[J]. ACTA AERONAUTICAET ASTRONAUTICA SINICA, 2016, 37(S1): 66-72.

参考文献

[1] 王从思, 刘鑫, 王伟, 等. 大型反射面天线温度分布规律及变形影响分析[J]. 宇航学报, 2013, 34(11):1523-1528. WANG C S, LIU X, WANG W, et al. Analysis method for temperature distribution characteristic and thermal distortion of large reflector antennas[J]. Journal of Astronautics, 2013, 34(11):1523-1528 (in Chinese).
[2] 张东梅. 卫星光通信终端光学天线温度特性研究[D]. 哈尔滨:哈尔滨工业大学, 2014:3-6. ZHANG D M. Characteristic of temperature change on optical antenna of satellite laser communication terminals[D]. Harbin:Harbin Institute of Technology, 2014:3-6 (in Chinese).
[3] 王向晖, 陈士举, 袁健全. 天线罩相关参数的改变对天线方向图影响[J]. 制导与引信, 2007, 28(1):30-32. WANG X H, CHEN S J, YUAN J Q. Research on the influence of radome's parameter altered to antenna directional diagram[J]. Guidance & Fuze, 2007, 28(1):30-32 (in Chinese).
[4] 杨洁颖, 吕毅, 张春波, 等. 飞行器用透波材料及天线罩技术研究进展[J]. 宇航材料工艺, 2015(4):6-9. YANG J Y, LV Y, YUAN J Q, et al. Improvements of microwave transparent composites and aircraft radome[J]. Aerospace Materials & Technology, 2015(4):6-9 (in Chinese).
[5] 谢小军, 成永红, 崔浩, 等. 基于分子模拟的二氧化硅介电常数温度特性规律的研究[J]. 四川大学学报(自然科学版), 2005, 42(2):94-98. XIE X J, CHENG Y H, CUI H, et al. Study on dielectric property with temperature based on the molecule simulation technique[J]. Journal of Sichuan University (Natural Science Edition), 2005, 42(2):94-98 (in Chinese).
[6] 帅永, 张晓晨, 卿恒新, 等. 基于I-DEAS的非线性多热源温度场反演研究[J]. 宇航学报, 2011, 32(9):2088-2094. SHUAI Y, ZHANG X C, QING H X, et al. Inversion research on temperature field with nonlinear multiple heat source using I-DEAS[J]. Journal of Astronautics, 2011, 32(9):2088-2094(in Chinese).
[7] 张兆, 沈孟育, 张涵信. 基于非结构Cartesian网格的电磁散射场计算[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2007, 47(11):2068-2071. ZHANG Z, SHEN M Y, ZHANG H X. Computation of electromagnetic scattering field based on unstructured Cartesian grids[J]. Journal of Tsinghua University (Science and Technology), 2007, 47(11):2068-2071(in Chinese).
[8] 王永, 林中朝, 张玉, 等. 并行矩量法分析波导缝隙天线的辐射特性[J]. 西安电子科技大学学报(自然科学版), 2015, 42(5):75-79. WANG Y, LIN Z C, ZHANG Y, et al. Analysis of the radiation of slotted waveguide antennas using the parallel MoM[J]. Journal of Xidian University (Natural Science Edition), 2015, 42(5):75-79 (in Chinese).
[9] 江雄心, 万平荣. 三维有限元网格节点编号优化[J]. 工程图学学报, 2008(4):22-26. JIANG X X, WAN P R. Optimization of node numbering in 3D finite element[J]. Journal of Graphics, 2008(4):22-26(in Chinese).
[10] 韩向科, 钱若军, 苏波. 基于紧支径向基函数的流固交互作用数据传递[J]. 同济大学学报(自然科学版), 2011, 39 (1):48-51. HAN X K, QIAN R J, SU B. Data exchange method for fluid-structure interaction based on interpolation algorithm adopting compactly supported radial based function[J]. Journal of Tongji University (Natural Science), 2011, 39(1):48-52 (in Chinese).
[11] DETTMER W, PERIE D. A computational framework for fluid-rigid body interaction:Finite element formulation and applications[J]. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 2000, 190(13):1633-1666.
[12] 吴宗敏. 径向基函数、散乱数据拟合与无网格偏微分方程数值解[J]. 工程数学学报, 2002, 19(2):1-12. WU Z M. Radial basis function scattered data interpolation and the meshless method of numerical solution of PDEs[J]. Chinese Journal of Engineering Mathematics, 2002, 19(2):1-12 (in Chinese).
[13] CHEN T, CHEN H. Approximation capability to function of several variable non linear functionals and operators by radial basis function neural network[J]. IEEE Transaction on Neural Network, 1995, 6(4):904-910.
[14] FRANK R. Scattered data interpolation:tests of some methods[J]. Mathematics of Computation, 1982, 38:191-200.
[15] 缪报通, 陈发来. 径向基函数神经网络在散乱数据差值中的应用[J]. 中国科学技术大学学报, 2001, 31(2):135-142. MIU B T, CHEN F L. Applications of radius basis function neural networks in scattered data interpolation[J]. Journal of University of Science and Technology of China, 2001, 31(2):135-142 (in Chinese).
[16] 宋少云, 李世其. 耦合场协同仿真中节点载荷插值的混合法[J]. 计算机仿真, 2006, 23 (8):73-75. SONG S Y, LI S Q. Mixed method of node load interpolation in collaborative simulation of coupled problem[J]. Computer Simulation, 2006, 23(8):73-75 (in Chinese).
[17] 叶正寅, 张伟伟, 史爱明. 流固耦合力学基础及其应用[M]. 哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社, 2010. YE Z Y, ZHANG W W, SHI A M. Fundamentals of fluid-structure coupling and its application[M]. Harbin:Harbin Institute of Technology Press, 2010 (in Chinese).
[18] GOURA G S L, BADCOCK K J. A data exchange method for fluid-structure interaction problems[J]. The Aeronautical Journal, 2001, 105(1046):215-221.
[19] WENDLAND H. Piecewise polynomial, positive definite and compactly supported radial functions of minimal degree[J]. Advances in Computational Mathematics, 1995, 4(1):389-396.
[20] 王武, 冯仰德, 迟学斌. 多层快速多极子方法的快速插值[J]. 计算数学, 2011, 33(2):145-155. WANG W, FENG Y D, CHI X B. Fast interpolation for multilevel fast multipole method[J]. Mathematica Numerica Sinica, 2011, 33(2):145-155 (in Chinese).
[21] KARL F, MICHAEL G. Analyzing overheads and scalability characteristics of OpenMP applications[J]. Lecture Notes in Computer Science, 2007, 4395:39-51.

E-mail：hkxb@buaa.edu.cn

关于我们

期刊社服务

专业学科

封面文章

友情链接

主管单位：中国科学技术协会主办单位：中国航空学会北京航空航天大学

飞行器热天线热电联合计算方法

Thermoelectric coupling calculation method for aircraft thermal antenna

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	高天贺, 田阔, 黄蕾, 张澍, 李增聪. 数据驱动的曲面构件形状⁃拓扑协同优化方法[J]. 航空学报, 2024, 45(2): 428806-428806.
[2]	文谦, 杨家伟, 武泽平, 杨希祥, 赵海龙, 王志祥. 快速交叉验证改进的运载火箭近似建模方法[J]. 航空学报, 2022, 43(9): 225967-225967.
[3]	刘智侃, 刘深深, 刘骁, 曾磊, 代光月. 基于物理量梯度修正的RBF数据传递方法[J]. 航空学报, 2021, 42(7): 124506-124506.
[4]	孙岩, 江盟, 孟德虹, 庞宇飞. 交互式棱柱网格生成中翘曲现象形成机制及消除算法[J]. 航空学报, 2021, 42(6): 124443-124443.
[5]	张智超, 高太元, 张磊, 拓双芬. 基于径向基神经网络的气动热预测代理模型[J]. 航空学报, 2021, 42(4): 524167-524167.
[6]	杨垠, 盛卫星, 韩玉兵, 马晓峰. 基于阵元激励幅度分档的赋形波束方向图综合[J]. 航空学报, 2018, 39(4): 321653-321653.
[7]	陈俊霖, 徐浩军, 魏小龙, 陈增辉, 吕晗阳. 感性耦合夹层等离子体隐身天线罩电磁散射分析[J]. 航空学报, 2018, 39(3): 321472-321472.
[8]	杨一雄, 杨体浩, 白俊强, 史亚云, 卢磊. HLFC后掠翼优化设计的若干问题[J]. 航空学报, 2018, 39(1): 121448-121448.
[9]	杨体浩, 白俊强, 史亚云, 杨一雄, 卢磊. 考虑吸气分布影响的HLFC机翼优化设计[J]. 航空学报, 2017, 38(12): 121158-121158.
[10]	张晓晨, 夏新林, 林朝光, 王振峰, 谈和平. 热辐射对高超飞行器天线罩热评估的影响[J]. 航空学报, 2017, 38(10): 120916-120916.
[11]	魏其, 李春娜, 谷良贤, 龚春林. 一种基于径向基函数和峰值选择法的高效网格变形技术[J]. 航空学报, 2016, 37(7): 2156-2169.
[12]	孙岩, 孟德虹, 王运涛, 邓小刚. 基于径向基函数与混合背景网格的动态网格变形方法[J]. 航空学报, 2016, 37(5): 1462-1472.
[13]	沈海鸥, 王布宏. 扩展酉矩阵束算法实现稀疏可重构天线阵的优化设计[J]. 航空学报, 2016, 37(12): 3811-3820.
[14]	寇家庆, 张伟伟, 叶正寅. 基于分层思路的动态非线性气动力建模方法[J]. 航空学报, 2015, 36(12): 3785-3797.
[15]	龚树凤, 贲德, 潘明海, 龙伟军. 基于模糊机会约束规划的机会阵雷达方向图综合[J]. 航空学报, 2014, 35(9): 2615-2623.