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桅杆RCS可视化计算及风洞实验
| 论文题名： | 桅杆RCS可视化计算及风洞实验 |
| 关键词： | 军舰桅杆;RCS特征值;可视化;风洞实验;图形电磁算法 |
| 摘要： | 桅杆作为军舰最上层的建筑，是军舰重要的雷达散射源，对其进行隐身化设计可以有效地提高全舰的隐身性能。在现代舰船设计中，封闭式筒形结构的桅杆因外形特殊，雷达散射截面积小，隐身效果好而被广泛采用。而桅杆作为军舰重要的雷达等电子设备的安装平台，其表面不可避免的会分布着大量的凸出结构，且桅杆一般为大尺寸结构，这就给桅杆的雷达散射计算带来很多困难。在以往的桅杆设计中，主要采用桁架式结构，风载荷对其影响较小，而随着封闭式桅杆在现代化军舰设计建造的普遍应用，风载荷的影响不可忽视。因此有必要通过风洞实验，对封闭式桅杆表面的风压分布进行研究。 首先，对隐身桅杆的研究发展现状以及其对舰船整体隐身的重要意义进行总结，随后对目标散射特性进行了简要介绍，包括电磁特性和目标RCS的计算方法。经过对比分析，选定图形电磁算法（Graphical Electromagnetic Computing，GRECO）作为桅杆RCS计算的方法，随后推导了GRECO法的计算公式，并编写了程序，而后通过相关算例对比，分析了该算法存在的缺点，并对其进行相应的改进。随后将金属涂覆雷达吸波材料（Radar-absorbing material，RAM）散射计算方法和多次散射计算方法引入到改进的GRECO法中，得到了一种可对复杂目标涂覆雷达吸波材料进行可视化计算的方法。 其次，以某型桅杆为例，先将模型进行分组，计算每组的雷达散射，分析其主要散射源，而后对桅杆进行针对性的隐身化修改，修改完成后对该桅杆的RCS进行二次计算分析，计算结果表明桅杆的RCS特征值已满足要求，但在某些角度上峰值比较大，随后对发现的问题继续进行修改，最后对该桅杆进行第三次RCS计算，结果表明桅杆的RCS特征值满足设计要求，各个峰值也有较大幅度的降低。由于种种原因，在这里没有对该桅杆涂覆RAM后的隐身性能进行分析。 最后，对完成隐身化改进的桅杆，依托大连理工大学风洞实验室，在风速15m/s，风向角0°～360°范围内，对该桅杆进行了1∶15的风载实验，获得了五种工况下桅杆表面的风压数据。在实验完成后，先对数据进行初步分析，检测数据的稳定性，并剔除可疑数据;随后对桅杆在各个工况下的数据进行对比分析，发现工况4和工况5的风压值与工况1区别不大，这是由于这两个工况的姿态分别为前倾后倾10°，与工况1的水平姿态区别不大;最后对前三种工况下的风压数据进行对比分析，找出对桅杆各个重要部分威胁最大的风压数据和风向角，为后续可能的桅杆强度分析提供数据支持。 |
| 作者： | 崔俊伟 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 杨飏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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