雷达天线风载特性的数值分析方法研究

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雷达天线是雷达系统的重要组成部件,其在服役过程中可能面临复杂严酷的风载荷。准确预示雷达天线阵面所承受的风载荷不仅是探究雷达天线阵面强度和刚度的重要基础,也是指导雷达天线阵面总体设计、结构设计和地面试验的关键依据。因此,开展雷达天线阵面的风载数值分析研究具有重要的理论意义和工程应用价值。本文基于计算流体动力学数值方法及流固耦合理论,对雷达天线结构的风载特性分析方法开展研究。首先,基于代理模型技术,提出一种能够快速预示天线结构风载的多项式响应面模型。通过试验设计方法,确定构造代理模型的样本矩阵,并在对样本库进行数值计算时发展了一种集成多个功能模块的自动化数值分析平台。基于复相关系数和修正的复相关系数,对构造得到的多项式响应面代理模型进行检验,通过留一交叉验证法,验证了模型的有效性。其次,基于计算流体动力学数值分析技术,对平均风作用下雷达天线结构进行风载与流固耦合数值分析。建立实际天线结构的数值计算模型,研究不同风向条件下风场的分布规律。基于流场分析结果和单向流固耦合数值分析平台,得到平均风载作用下天线结构的应力分布规律,为天线结构设计提供参考。最后,基于脉动湍流来流生成方法及流固耦合基本理论,对脉动风场中的天线结构开展瞬态风载与流固耦合数值分析。基于谐波叠加法,以Davenport谱为目标谱生成了脉动风速时程并施加至流场边界。搭建了单向瞬态流固耦合数值分析平台,得到脉动风载作用下天线结构的位移和应力响应的时程,为脉动风场中天线结构的安全性能评估奠定基础。
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