面向高温高湿高盐雾的雷达虚拟试验系统研究与实现

摘要

考虑到海洋气候具有高温、高湿、高盐雾等显著特点，雷达天线在服役年限内的贮存、运载以及使用过程中会受到这些复杂特征综合作用的影响，从而导致雷达天线表面发生严重腐蚀，影响雷达的使用性能。为了评估雷达天线的环境适应性，需在寿命期内的不同阶段对设备进行环境试验。然而，传统的实验室环境试验不能完全反映综合环境的真实影响，因此，本文采用虚拟试验的方式，通过集雷达建模、环境耦合以及可视化交互于一体的数字化仿真平台来模拟雷达天线的环境试验过程，充分发挥虚拟试验技术互操作性好、可重用性强、可扩展性高的特点，大大提高了试验效率。 本文首先从雷达天线的实际应用出发，对面向高温高湿高盐雾的雷达虚拟试验系统进行需求分析，完成了系统的总体架构设计、功能模块设计和数据库设计。其次，介绍了计算流体力学的基本理论，建立了雷达天线的温度场、湿度场、盐雾浓度场分布以及综合环境耦合的数值计算模型，通过对典型雷达天线组件进行盐雾环境试验，对比分析数值模拟仿真结果，验证了雷达天线数值计算模型的正确性。同时，提出了基于遗传算法优化的BP神经网络建立腐蚀预测模型，并介绍了标准BP神经网络、遗传算法以及基于遗传算法优化BP神经网络的基本原理与实现流程，完成了基于GA-BP神经网络的腐蚀预测模型设计，并以雷达整机腐蚀预测为例对该方法进行了仿真验证。然后，介绍了虚拟试验系统的开发工具和关键技术，根据系统总体设计和技术路线完成了各功能模块的开发，并介绍了系统的主要功能界面。最后，对本文的主要内容进行总结概括，并根据本文所存在的不足对未来的研究方向作出展望。

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摘要

ABSTRACT

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第一章 绪论

1.1 论文背景

1.2 国内外研究现状

1.2.1 环境试验技术研究现状

1.2.2 虚拟试验技术研究现状

1.2.3 腐蚀预测理论研究现状

1.3 论文研究目的及意义

1.4 论文组织结构及研究内容

1.5 本章小结

第二章 雷达虚拟试验系统总体设计

2.1 系统需求分析

2.2 总体架构与功能设计

2.2.1 系统架构

2.2.2 技术路线

2.2.3 功能模块设计

2.2.4 数据库设计

2.3 本章小结

第三章 雷达天线环境适应性仿真分析

3.1 计算流体力学理论与模型

3.1.1 温度场分布建模

3.1.2 湿度场分布建模

3.1.3 盐雾浓度场分布建模

3.1.4 综合环境耦合建模

3.2 雷达天线有限元建模仿真

3.2.1 雷达天线模型的建立与简化

3.2.2 雷达天线有限元仿真

3.3 典型雷达天线组件环境适应性仿真试验验证

3.4 本章小结

第四章 雷达天线综合环境腐蚀预测模型研究

4.1 概述

4.2 基于遗传算法优化BP神经网络的基础理论

4.2.1 BP神经网络的基本原理与实现

4.2.2 遗传算法的基本原理与实现

4.2.3 基于遗传算法优化BP神经网络

4.3 基于GA-BP神经网络的雷达综合环境腐蚀预测模型研究

4.3.1 基于GA-BP神经网络的腐蚀预测模型设计

4.3.2 雷达整机综合环境腐蚀仿真验证

4.4 本章小结

第五章 面向高温高湿高盐雾的雷达虚拟试验系统实现

5.1 系统开发工具

5.2 系统实现关键技术

5.2.1 Matlab与C#.NET接口开发

5.2.2 Windows消息处理机制

5.2.3 ICEM CFD和ANSYS FLUENT二次开发

5.3 系统应用实例与功能界面

5.3.1 系统登录页面

5.3.2 系统管理页面

5.3.3 系统主页面和模型预览

5.3.4 有限元建模

5.3.5 流场仿真

5.3.6 综合环境腐蚀预测

5.3.7 结果输出

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 研究总结

6.2 研究展望

参考文献

致谢

作者简介

1. 基本情况

2. 教育背景

3. 攻读硕士学位期间的研究成果

3.1 参与科研项目及获奖