一種用于混響室內(nèi)攪拌器的快速優(yōu)化仿真設(shè)計方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電磁兼容性測試領(lǐng)域，具體涉及一種用于混響室內(nèi)攪拌器的快速優(yōu)化 仿真設(shè)計方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著軍用產(chǎn)品、汽車、航空工業(yè)產(chǎn)品的輻射抗擾度對場強強度、以及測試均勻性和 入射輻射場具有方向、極化隨機等要求，混響室相比于傳統(tǒng)的測試場地（如開闊場地、半電 波暗室、全電波暗室等），具有測試頻帶寬、重復(fù)性好、測試時間短以及在測試過程中采用較 小的功率就能產(chǎn)生很高的場強等特點，許多相關(guān)學(xué)者開始對混響室及其設(shè)計進(jìn)行了深入研 究。此外包括CISPR、美國軍用標(biāo)準(zhǔn)以及我國的國家標(biāo)準(zhǔn)等在內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)化機構(gòu)也已逐漸將混 響室測試內(nèi)容納入標(biāo)準(zhǔn)中，并不斷修正和完善。
[0003] 混響室內(nèi)部電場均勻特性是衡量混響室性能的重要指標(biāo)?；祉懯仪惑w結(jié)構(gòu)與尺寸 確定以后，攪拌器的材料、形狀、大小、個數(shù)都是影響混響室內(nèi)部電場均勻性的重要因素。因 此攪拌器的優(yōu)化設(shè)計就成為進(jìn)一步改善混響室場均勻性的重要手段。目前國內(nèi)外學(xué)者已經(jīng) 在攪拌器的外形、葉片夾角、場均勻性區(qū)域的選擇等方面展開了大量的研究，但這些研究大 部分是對給定的幾種攪拌器方案進(jìn)行比較選擇，得出了各自因素對混響室場均勻性獨立影 響的結(jié)論。
[0004] 但在攪拌器優(yōu)化設(shè)計方面，仍然需要對攪拌器和混響室的聯(lián)立模型進(jìn)行仿真。由 于混響室一般均為超電大尺寸，且為高諧振結(jié)構(gòu)，目前仿真分析混響室內(nèi)的電場分布過程 中計算量巨大、耗費時間漫長，且對計算機硬件配置要求高等難點，特別在某些高頻段，有 時用計算平臺實現(xiàn)仿真分析幾乎是不可能的，因此更加無法實現(xiàn)攪拌器快速優(yōu)化設(shè)計。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種用于混響室內(nèi)攪拌器的快速優(yōu)化仿真設(shè)計方法，首先 設(shè)計該攪拌器的外形結(jié)構(gòu)，并確定要求優(yōu)化設(shè)計的攪拌器參數(shù)；其次選取多個等效入射源， 確定每個所述等效入射源的隨機入射方向和極化角；采用混響室測試標(biāo)準(zhǔn)中的混響室均勻 性統(tǒng)計方法，對攪拌器的所有觀察點的電場矢量平均結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計分析；根據(jù)不同的優(yōu)化 設(shè)計的攪拌器參數(shù)，選擇攪拌器的最佳優(yōu)化設(shè)計的攪拌器參數(shù)組形成的設(shè)計模型。本發(fā)明 能夠提高攪拌器的優(yōu)化設(shè)計效率，避免攪拌器傳統(tǒng)設(shè)計方法中存在的設(shè)計難點和設(shè)計局限 性；并且本發(fā)明公開的快速優(yōu)化仿真設(shè)計方法設(shè)計效率提高的量級與其應(yīng)用到的混響室具 體尺寸相關(guān)，混響室尺寸越大，設(shè)計效率越尚。
[0006] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：
[0007] -種用于混響室內(nèi)攪拌器的快速優(yōu)化仿真設(shè)計方法，該仿真設(shè)計方法包含：
[0008] S1，根據(jù)攪拌器的設(shè)計要求參數(shù)，設(shè)計該攪拌器的外形結(jié)構(gòu)，并確定要求優(yōu)化設(shè)計 的攪拌器參數(shù)；
[0009] S2,選取多個等效入射源，在確保所有等效入射源能夠模擬混響室內(nèi)部隨機電磁 環(huán)境的前提下，確定每個所述等效入射源的隨機入射方向和極化角；
[0010] S3,針對每個所述等效入射源進(jìn)行仿真計算，獲取以所述攪拌器為中心的球面上 各個觀察點的電場矢量分布計算結(jié)果；
[0011] S4,對所有所述等效入射源的電場矢量分布計算結(jié)果進(jìn)行矢量平均計算，采用混 響室測試標(biāo)準(zhǔn)中的混響室均勻性統(tǒng)計方法，對所述攪拌器的所有觀察點的電場矢量平均結(jié) 果進(jìn)行統(tǒng)計分析；
[0012] S5,修改所述步驟Sl中的所述要求優(yōu)化設(shè)計的攪拌器參數(shù)，并重復(fù)執(zhí)行所述步驟 S3-S4,獲取在多組不同優(yōu)化設(shè)計的攪拌器參數(shù)下，對應(yīng)的多組攪拌器參數(shù)的所有觀察點的 電場矢量平均結(jié)果的累加標(biāo)準(zhǔn)偏差；
[0013] S6,以電場矢量累加標(biāo)準(zhǔn)偏差越小、所述攪拌器的攪拌性能越好為評判原則，篩選 獲得所述攪拌器的最佳優(yōu)化設(shè)計的攪拌器參數(shù)組形成的設(shè)計模型。
[0014] 優(yōu)選地，所述步驟Sl包含：
[0015] 所述攪拌器的設(shè)計要求參數(shù)包含：攪拌器的旋轉(zhuǎn)空間參數(shù)、攪拌器的回轉(zhuǎn)直徑、攪 拌器的最大尺寸及攪拌器的表面材料；
[0016] 根據(jù)上述攪拌器的設(shè)計要求參數(shù)設(shè)計該攪拌器的外形結(jié)構(gòu)，并確定要求優(yōu)化設(shè)計 的攪拌器參數(shù)為：所述攪拌器的槳葉長度、槳葉寬度及相鄰槳葉之間的夾角。
[0017] 優(yōu)選地，所述步驟S2包含：
[0018] S2. 1，設(shè)定第m個所述等效入射源的隨機入射方向角為θη、Α，第m個所述等效入 射源的隨機極化角為H ni;其中，每個所述等效入射源的隨機入射方向角、極化角均要求滿 足均勻分布統(tǒng)計特性的要求；
[0019] S2. 2,要求第m個所述等效入射源的隨機入射方向角Θ 隨機取值應(yīng)在[0°， 180° ]之間；要求第m個所述等效入射源的隨機入射方向角巧的隨機取值應(yīng)在[0°， 360° ]之間；
[0020] S2. 3,要求第m個所述等效入射源的隨機極化角Tl ,的隨機取值應(yīng)在[0°，360° ] 之間。
[0021] 優(yōu)選地，所述步驟S2. 2包含：
[0022] S2.2.1，對于第m個所述等效入射源的隨機入射方向角θη，在[0，1]內(nèi)抽取隨機 數(shù)作為隨機入射方向角G ni的系數(shù)六，則θ η=Α·180° ;
[0023] S2. 2. 2,對于第m個所述等效入射源的隨機入射方向角A的計算方法為：
為隨機取值，當(dāng)?shù)哪骋浑S機值使得與其對應(yīng)的I值落在
[0°，360° ]之間，則保留該PU直。
[0024] 優(yōu)選地，所述步驟S2. 3包含：
[0025] 對于第m個所述等效入射源的隨機極化角Tl"，在[0, 1]內(nèi)抽取隨機數(shù)作為隨機入 射方向角H111的系數(shù)B，則η "= B · 360°。
[0026] 優(yōu)選地，所述步驟S3包含：
[0027] 分別針對每個所述等效入射源進(jìn)行仿真計算，其中每次仿真計算對象僅為攪拌器 模型，從而獲取以所述攪拌器為中心的球面上所有觀察點的電場矢量分布計算結(jié)果。
[0028] 優(yōu)選地，所述步驟S4包含：
[0029] S4. I，對所有所述等效入射源分別激勵下的電場矢量計算結(jié)果進(jìn)行矢量平均；
[0030] S4. 2,采用混響室測試標(biāo)準(zhǔn)中的混響室均勻性統(tǒng)計方法，對所述攪拌器的所有觀 察點X、y、z三個極化方向進(jìn)行計算獲得三個極化方向的電場矢量標(biāo)準(zhǔn)偏差D x、Dy& D z，并 計算上述三個極化方向的標(biāo)準(zhǔn)偏差Dtotal。
[0031] 優(yōu)選地，所述步驟S5包含：
[0032] 用戶根據(jù)所述攪拌器的槳葉長度、槳葉寬度及相鄰槳葉之間的夾角的不同，重復(fù) 執(zhí)行所述步驟S3-S4 ;獲取多組不同優(yōu)化設(shè)計的攪拌器參數(shù)情況下，對應(yīng)的多個電場矢量 平均結(jié)果的X、y、z三個極化方向的電場矢量標(biāo)準(zhǔn)偏差Dx、D y、Dz及上述三個極化方向的標(biāo) 準(zhǔn)偏差Dtotal。
[0033] 優(yōu)選地，所述步驟S6包含：
[0034] S6. 1，將所述步驟S5獲取的每組優(yōu)化設(shè)計的攪拌器參數(shù)對應(yīng)的電場矢量平均結(jié) 果的X、y、z三個極化方向的電場矢量標(biāo)準(zhǔn)偏差D x、Dy、Dz及上述三個極化方向的標(biāo)準(zhǔn)偏差 Dtotal進(jìn)行如下處理計算，獲取攪拌器電場矢量累加標(biāo)準(zhǔn)偏差D :
[0035] D = Dx+Dy+Dtotal；
[0036] S6. 2,通過比較所述步驟S5獲取多組不同優(yōu)化設(shè)計的攪拌器參數(shù)對應(yīng)的攪拌器 電場矢量累加標(biāo)準(zhǔn)偏差D，根據(jù)電場矢量累加標(biāo)準(zhǔn)偏差越小、所述攪拌器的攪拌性能越好為 評判原則，篩選獲得所述攪拌器的最佳優(yōu)化設(shè)計的攪拌器參數(shù)組形成的設(shè)計模型。
[0037] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點：
[0038] 本發(fā)明公開的一種用于混響室內(nèi)攪拌器的快速優(yōu)化仿真設(shè)計方法，首先設(shè)計該攪 拌器的外形結(jié)構(gòu)，并確定要求優(yōu)化設(shè)計的攪拌器參數(shù)；其次選取多個等效入射源，確定每個 所述等效入射源的隨機入射方向和極化角；采用混響室測試標(biāo)準(zhǔn)中的混響室均勻性統(tǒng)計方 法，對攪拌器的所有觀察點的電場矢量平均結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計分析；根據(jù)不同的優(yōu)化設(shè)計的攪 拌器參數(shù)，選擇攪拌器的最佳優(yōu)化設(shè)計的攪拌器參數(shù)組形成的設(shè)計模型。本發(fā)明能夠提高 攪拌器的優(yōu)化設(shè)計效率，避免攪拌器傳統(tǒng)設(shè)計方法中存在的設(shè)計難點和設(shè)計局限性；并且 本發(fā)明公開的快速優(yōu)化仿真設(shè)計方法設(shè)計效率提高的量級與其應(yīng)用到的混響室具體尺寸 相關(guān)，混響室尺寸越大，設(shè)計效率越高。本發(fā)明具有很強的實用性、操作性以及良好的應(yīng)用 前景，特別在電磁兼容性測試、航空航天器高強輻射場測試中艙室攪拌器設(shè)計、混響室內(nèi)部 攪拌器設(shè)計等領(lǐng)域中。
【附圖說明】
[0039] 圖1為本發(fā)明一種用于混響室內(nèi)攪拌器的快速優(yōu)化仿真設(shè)計方法的整體流程示