雷达天线风载荷特性的数值仿真方法研究

摘要

对于工作在露天的雷达天线，其风载荷是必须考虑的一种主要载荷，它不但影响雷达天线的结构强度，还会引起反射面和背架变形，严重影响天线的精度，造成偏焦和指向误差。如何分析计算风载荷对雷达天线的作用，已成为天线载荷分析的重要环节之一。
　　风载荷研究的方法主要包括理论分析、现场实测、风洞模拟和计算风工程等方法。随着计算机和计算流体动力学的发展，计算风工程已逐渐代替现场实测和风洞试验成为一种更有效、更准确的方法。本文运用计算风工程的原理以及数值仿真的方法，分析风载荷对雷达天线的影响。
　　（1）本文针对雷达天线，阐述了空气动力学特性以及数值仿真的基本理论知识，如风的特性、湍流模型、网格技术等。对于天线周围风场数值模拟所涉及到的网格划分、边界条件选取、湍流模型选择、求解参数设置等问题进行了深入研究。
　　（2）基于FLUENT软件，采用不同大小的计算区域，分别从尾长、入口长、阻塞比等方面，研究风载对天线的影响变化，以确定相对较佳的计算区域。
　　（3）研究了网格划分时网格数量对计算结果的影响，确定相对较佳的网格数量范围。
　　（4）在建模方法和网格划分的研究基础上，分析复杂边界条件，如不同工作高度、不同风向角、不同工作仰角等因素对天线风压分布的影响，同时得到流场中其他相关的物理量状态值，对雷达天线的风载荷特性做深入研究。
　　通过这一系列的研究，对雷达天线风载荷的数值模拟方法在实际工程中的应用具有重要的借鉴意义，也为天线结构的设计提供有益参考。

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第一章 绪 论

1.1 课题的提出和研究意义

1.2 计算风工程的发展现状

1.3 本文的主要工作

第二章 天线风载荷的流动特性

2.1 风速的组成

2.2 平均风速剖面

2.3 脉动风的主要特性

2.4 风绕雷达天线的流动规律

第三章 风载荷的数值仿真基础

3.1 流体力学的基本方程

3.2 湍流的数值模拟方法

3.3 网格离散方法

第四章 雷达天线CFD计算区域的研究

4.1 几何建模

4.2 网格单元的选择

4.3 数值仿真参数的设置

4.4 计算区域的确定

4.5 验证

4.6 本章小结

第五章 天线CFD网格数量的研究

5.1 ANSYS ICEM-CFD介绍

5.2 几何建模

5.3 数值仿真的参数设置

5.4 计算分网

5.5 本章小结

第六章 天线风荷载特性的数值分析

6.1 天线风压的数值计算

6.2 天线面上的风压分布

6.3 工作高度对天线风荷载的影响

6.4 风速对天线风荷载的影响

6.5 风向角对天线风荷载的影响

6.6 工作仰角对天线风荷载的影响

6.7 结论

第七章 总结与展望

7.1 论文工作总结

7.2 后续工作展望

致谢

参考文献

附 录 一

攻硕期间取得的研究成果