[发明专利]一种考虑热效应的天线罩电磁性能分析方法

说明书

本发明提出了一种考虑热效应的天线罩电磁性能分析方法，该方法主要包括如下步骤：S1：建立天线罩力学计算电磁学计算有限元模型；S2：对S1建立的力学有限元模型添加材料属性、施加温度载荷、边界条件；S3：完成对静力学问题的求解，并提取节点位移；S4：基于S3提取的节点位移重构温度载荷下变形的有限元模型；S5：基于HyperMesh软件对S4中变形的有限元模型进行重构得到电磁学计算有限元模型；S6：完成对于S5中建立的电磁学计算有限元模型的电磁介质参数设置以及天线建模，完成温度载荷下天线罩透波性能分析；S7：完成对于S1.2中建立的电磁学计算有限元模型的电磁介质参数设置以及天线建模，完成原始状态天线罩透波性能分析。

技术领域

本发明属于计算电磁学结构强度交叉领域，尤其涉及一种考虑热效应的天线罩电磁性能分析方法。

背景技术

随着航空航天技术不断朝着高速化、轻量化发展，各类飞行器面临的飞行工况也越来越复杂。高速飞行的飞行器承担的载荷主要体现在高速飞行所带来复杂的温度载荷。天线罩位于整个飞行器的最前端，直接承担高速飞行的飞行器所带来的温度载荷。同时，天线罩又承担着对于整个飞行器雷达制导等关键电子元器件的保护功能。但是，在飞行器实际的设计过程中，天线罩的强度设计和电磁性能设计往往是两个团队，这就导致在实际的设计环节中出现迭代周期长、迭代成本高等一系列的问题。因此，对天线罩联合温度场和电磁场进行计算和仿真就显得极其重要。在各类文献中，针对电大尺寸天线罩考虑热、电场耦合的分析暂还存在空白，几乎没有公开文献对这一块进行过专业的探讨和系列的研究。因此，针对服役在复杂温度场下的天线罩，开展热电联合仿真计算就显得极其重要，这也成为了现在飞行器设计过程中的一个急需解决的技术难题。

发明内容

发明目的：解决目前在天线罩研发过程研发周期长、迭代成本高、力学和电磁学之间没有交叉学科导致天线罩电性能和力学性能无法同时优化等问题，降低天线罩的设计周期和设计成本。

技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：一种考虑热效应的天线罩电磁性能分析方法，包括以下步骤：

S1：建立天线罩力学计算有限元模型、电磁学计算未变形有限元模型；

S2：对S1建立的力学有限元模型添加材料属性、施加温度载荷、边界条件；

S3：完成对静力学问题的求解，对计算结果进行后处理，提取节点位移；

S4：基于Python语言完重构S3有限元模型，得到温度载荷下变形的有限元模型；

S5：基于HyperMesh软件对S4中变形的有限元模型进行重构得到电磁学计算有限元模型；

S6：完成对于S5中建立的电磁学计算有限元模型的电磁介质参数设置以及天线建模，完成温度载荷下天线罩透波性能分析；

S7：完成对于S1中建立的电磁学计算有限元模型的电磁介质参数设置以及天线建模，完成原始状态天线罩透波性能分析，并和S6的分析结果进行对比，获得气动热载荷对于天线罩透波性能的影响。

更进一步地，所述步骤S1建立天线罩力学计算有限元模型、电磁学计算未变形有限元模型，具体包括：

S1.1：基于HyperMesh软件为天线罩的几何结构划分六面体单元有限元网格，初步建立力学计算有限元模型。

S1.2：基于HyperMesh软件将天线罩几何结构的外表面划分为三角形单元有限元网格，建立电磁学计算未变形有限元模型。

S1.3：对步骤S1.1建立的有限元模型设置材料属性。

更进一步地，所述步骤S2对S1建立的力学有限元模型添加材料属性、施加温度载荷、边界条件，具体包括：