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文章提出一种结合空气动力学运动模型与电磁散射模型的建模方法,深入研究箔条云在复杂电磁环境下的电磁散射特性.通过分析箔条受力特性,建立了考虑重力、空气阻力和自旋力矩的六自由度(Six Degrees of Freedom,6-DoF)运动学模型.在电磁散射方面,通过电磁理论推导与线矩量法交叉验证,获得了单根箔条极化散射场的高精度解析模型,并构建了多姿态箔条云电磁散射模型,该模型能够快速、有效解决单双基探测下的箔条云团大规模仿真问题.进一步,通过仿真箔条云不同时刻的扩散运动状态,研究了箔条云的多普勒效应,分析了风速对箔条云频谱展宽的影响.结果表明,所提模型仿真精度的均方根误差小于2.95 dB,显著低于传统方法,且仿真速度远优于数值方法.研究可以为箔条干扰效能评估和抗干扰策略优化提供电磁散射理论基础和目标特性数据支持.
箔条空气动力学单/双基探测线矩量法多普勒效应电磁仿真
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针对传统有限元方法在变压器绕组温度评估中计算成本高、求解速度慢、难以满足工程应用需求的问题,提出了一种基于物理信息深度算子网络的变压器稳态热-流场快速计算方法,可实现热-流场的高精度、高效率计算.该方法基于数值仿真获取不同工况下绕组热-流场的分布特征,构建高质量数据集;将深度算子网络结构与物理约束相结合,设计包含主干网络与分支网络的架构,引入热传导方程和流体连续性方程作为物理约束构建损失函数,实现对变压器绕组稳态热-流场的高精度预测.算例结果表明:在神经网络深度为7层、宽度为50、学习率为0.01、Tanh激活函数及Adam优化器的超参数配置下,所提方法对温度、压强及径向、轴向油流速度的预测平均绝对误差分别为0.1 ℃、5.03 Pa、0.006 1 m/s、0.003 6 m/s;95％以上节点相对误差低于0.7％,单次预测耗时0.12 s,较Fluent数值仿真加速约10 000倍.所提方法在保持热-流场预测精度的同时显著提升计算时效,可支撑变压器热管理与数字孪生的快速仿真需求.
深度算子网络物理信息变压器热-流场
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为构建高效能源系统,提出了一种基于套管式地埋管群的新型跨季节蓄热系统.该系统通过主动收集并储存太阳辐射、空气热能等气候资源,实现"夏热冬用、冬冷夏用"的能量时空转换.同时,针对传统三维数值模型计算成本高、效率低的问题,建立了基于柱坐标系的二维简化数值模型,将密集布置的套管管群简化为同心圆环结构,降低了计算维度.通过沙箱实验验证了三维模型的准确性,对比分析了二维与三维模型在蓄热量、温度分布及计算效率方面的差异.结果表明,二维模型在保证计算精度(最大相对偏差<7%)的同时,计算效率提升约172.9%,该方法适用于密集排布的大规模地埋管群系统的快速仿真与优化设计.
跨季节蓄热套管式地埋管数值模拟降维简化计算效率
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高航速条件下,传统"停走停"假设难以准确表征合成孔径声呐(SAS)回波中的时间多普勒效应,而已有时域高航速仿真方法通常计算开销较高.针对高航速 SAS回波仿真效率不足的问题,提出一种利用频域尺度变换的高效回波仿真方法.该方法在构建高航速回波模型的基础上,通过求解快时间尺度下的信号频谱,引入尺度变换表征高速运动引起的时间多普勒效应,从而在频域直接生成场景回波,避免了传统方法过高的计算开销.仿真结果表明,在保证与时域方法精度一致的前提下,单一接收阵元的仿真耗时较现有方法降低约 60%.在大范围场景和多接收阵系统配置下,该方法可有效降低仿真时间,为高航速SAS系统提供高效的仿真数据支持.
合成孔径声呐时间多普勒效应亮点模型多接收阵
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多导体屏蔽线缆广泛应用于舰船、航空航天和高端电子装备,其高频传输过程同时受线缆束内近场串扰与外部电磁干扰耦合影响,给信号完整性和电磁兼容评估带来挑战.文章围绕多导体屏蔽线缆的电磁耦合机理与高效建模方法开展综述,梳理以转移阻抗和转移导纳为核心的屏蔽耦合表征模型;分析几何随机性、制造偏差、趋肤效应和邻近效应对屏蔽效能及模态转换的影响;进一步总结保角变换、过渡因子、磁矢势递推、镜像法及场-线混合算法在宽频、多尺度建模中的应用.最后讨论物理约束神经网络、模型降阶和数字孪生在线缆系统快速仿真、参数反演与闭环验证中的发展趋势.
多导体传输线信号完整性电磁兼容屏蔽效能多层屏蔽电缆递推模型解析模型
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谐振器是超导探测器、微波读出链路和射频滤波系统中的核心单元,其谐振频率、耦合强度和损耗水平直接决定器件性能与参数提取结果.针对谐振器设计与实验分析中参数变化频繁,尤其是在光响应和变温实验中需要快速跟踪频率漂移与归一化频移 df/f 演化的问题,本文对一种基于 LTspice 的等效电路方法进行了系统梳理.该方法以电容耦合的并联谐振器为对象,通过建立包含端口阻抗、耦合电容、等效电感、等效电容和损耗支路的电路模型,结合 AC 小信号分析、参数扫描和自动测量,实现谐振频率与响应特征量的快速提取.在此基础上,进一步将实验中的频率漂移回写为等效动态电感变化,建立了"实验频移—等效参数—响应趋势"之间的快速映射关系.结果表明,与在每个实验条件下重复进行全波建模或逐点手动拟合相比,LTspice 在光响应和变温等连续数据分析场景中具有响应快、调参便捷、物理量对应关系清晰等优势,适合作为超导谐振器前端设计、实验数据快速解释和参数敏感性分析的工具.
LTspice超导谐振器等效电路动态电感归一化频移
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本文针对传统地杂波仿真精度与实时性不足的问题,提出了一种基于 GPU(图形处理器)并行计算的机载雷达地杂波快速仿真方法.首先建立修正的 Morchin(莫钦)散射模型以实现对多种类型的地表物理化建模,并结合真实数字高程模型(DEM)及地表分类数据以验证该模型后向散射系数表达的适用性;随后基于地杂波频谱特性构建距离-方位二维网格化信号模型,并引入基于物理特性的动态自适应网格划分,以提升复杂地形下的建模精度.为进一步提高仿真效率,提出自适应重要性采样与层次细化(AIS-LOD)机制,实现对高能量区域的密集采样与低能量区域的稀疏采样,在保证物理保真度的同时显著降低计算负载.最终构建 AIS-GPU(自适应重要性采样与图像处理器)并行仿真框架,实现从网格划分、散射系数计算到回波叠加与频谱域生成的全链路并行化.仿真结果表明:在保持距离-多普勒谱精度的前提下,该方法相较 CPU(中央处理器)串行方式可获得约 6～8倍加速比,验证了所提模型与计算架构的有效性与可扩展性.该仿真架构有望实现大规模机载雷达场景的实时杂波合成,为系统级仿真、参数扫描和硬件在环测试提供可扩展的解决方案.
地杂波仿真修正的Morchin模型自适应重要性采样动态自适应网格划分GPU并行计算
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针对传统永磁同步电机建模方法难以兼顾精度与实时性的问题,本文基于深度学习技术提出一种融合物理约束的永磁同步电机降阶模型,通过深度神经网络实现对电机非线性电磁特性的精细化建模.围绕所提降阶模型,搭建了电驱实验系统,并将该模型集成至电驱系统中,实现了实时硬件在环验证.在不同工况下对降阶模型和传统 dq 轴解析模型开展实验分析,结果表明,所提出的基于深度学习的永磁同步电机降阶模型在保证高精度建模的同时,实现了更好的动态性能.该模型支撑的实验系统可用于电驱系统的快速仿真与控制算法研究,具有良好的工程应用前景.
深度学习降阶模型实时性硬件在环实验系统
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学位论文]作者：
杨承林
能源动力 北京石油化工学院 2026(学位年度)
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箔条云作为平台防御的关键手段具有广泛的应用价值,然而其复杂的随机特性使得传统方法难以实现其散射特性的实时仿真.基于矢量辐射传输(VRT)理论,引入离散坐标法(DOM)实现方程高效求解,提出一种箔条干扰快速仿真方法.首先,建立了完整的箔条弹-箔条云干扰样式参数描述体系与仿真映射关系;其次,实现了箔条弹作用过程的全生命周期仿真;最后,通过内场试验验证了该方法的有效性.实验结果表明,在保证实时性的前提下,该方法仿真误差控制在5 dB以内,验证了其可行性与准确性.
箔条云矢量辐射传输理论离散坐标法电磁仿真
