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基于磁矩量法和多层自适应交叉近似法的船舶磁场大规模建模方法研究
结题报告
批准号:
51277176
项目类别:
面上项目
资助金额:
72.0 万元
负责人:
郭成豹
学科分类:
E0701.电磁场与电路
结题年份:
2016
批准年份:
2012
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘大明、肖昌汉、高俊吉、李志新、朱兴乐、姚振宁、王志锋
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中文摘要
随着磁探测技术的飞速发展,急需进一步提高钢铁船舶的磁场隐身能力,实现这一目标的首要前提是获取高精度的船舶磁场特征。由于船舶结构和磁化机理的复杂性,现有船舶磁场小规模建模技术无法满足这一紧迫需求,严重影响船舶航行安全。本研究基于磁矩量法、多层自适应交叉近似法和GPU并行计算技术,建立船舶磁场大规模正演和反演建模新方法,实现船舶磁场的高精度建模,重点在于采用多层自适应交叉近似法和GPU并行计算技术对磁矩量法得到的大型稠密系数矩阵进行压缩和加速。根据船舶结构和船钢磁特性,可快速精确地正演分析船舶感应磁场,评估船舶永久磁场。根据船舶磁场测量值,可快速精确地反演分析船舶的感应和永久磁性,从而修正船舶磁场正演建模参数。最终获得精度大于99%的船舶磁场特征,进而最优化设计船载消磁线圈,实现消除98%以上船舶磁场的目标。通过上述研究,为进一步提高我国船舶磁场隐身能力奠定理论和关键技术基础。
英文摘要
With the rapid developments in magnetic sensor technology, the ability of magnetic field silencing of the steel ships should be improved, in which the precondition is to achieve the precise magnetic signature of the ship. Because the ship's construction and magnetization are very complicated, the current small scale modeling of the ship magnetic signature can't satisfy this urgent need, and this affects the safety of our country's ships. This research presents a novel large scale modeling method of ship magnetic fields with the Magnetic Moment Method, Multilevel Adaptive Cross Approximation and GPU parallel computing technology, to realize the high accurate modeling of the ship magnetic fields, which keypoint is to compress and accelerate the large dense matrix from the Magnetic Moment Method by the Multilevel Adaptive Cross Approximation and GPU parallel computing technology. From the ship's construction and the magnetic character of ship steel, the ship induced fields can be predicted rapidly and accurately, and the ship remanent fields can be evaluated. From the measured values of the ship magnetic signature, the ship's induced and remanent magnetizations can be calculated inversely, and then the parameters in the forward modeling of the ship magnetic signature are corrected. Finally, the resulted modeling of the ship magnetic signature could have the precision greater than 99%, then designing the optimized onboard ship degaussing coil system, and the ship magnetic fields can be reduced by 98%. This research can establish the bases of theory and key technology for further improving the ability of magnetic field silencing of our country's ships.
为有效实现舰船磁隐身工作,需要采用数值软件仿真模拟舰船磁特征,并设计舰载消磁线圈对舰船磁场进行补偿和消除。.本研究基于改进的磁矩量法、多层自适应交叉近似法和GPU 并行计算技术,建立了船舶磁场大规模正演和反演建模新方法,实现船舶磁场的高精度建模,重点在于采用多层自适应交叉近似法和GPU并行计算技术对改进后的磁矩量法得到的大型稠密系数矩阵进行压缩和加速。根据船舶结构和船钢磁特性,可快速精确地正演分析船舶磁场;根据船舶磁场测量值,可快速精确地反演分析船舶的感应和永久磁性,从而修正船舶磁场正演建模参数;最终获得高精度的船舶磁场特征,进而优化设计船载消磁线圈,实现消除船舶磁场的目标。通过上述研究,为进一步提高我国船舶磁场隐身能力奠定理论和关键技术基础。.本研究得到了一整套舰艇磁场建模分析技术方法,形成了舰艇磁特征综合建模软件MagShip,包括三大组成部分:舰艇磁特征仿真模块、舰载消磁线圈设计模块、舰艇磁场反演建模模块。该软件是国内首个具有自主知识产权的舰艇磁场分析软件,可以进行百万单元量级的舰艇铁磁结构建模,不但能够进行舰艇磁特征仿真,还能够进行舰载消磁线圈设计,还可以实现舰艇磁场反演建模。.理论分析、船模实验、实船验证实验都表明,MagShip软件具有较好的计算精度和可靠性,能够部分替代国外大型商业软件,用于我国舰艇磁隐身技术设计工作。.目前MagShip软件已被用于三种舰艇新产品的开发设计工作,还用于我国新型舰艇消磁设施的设计工作。课题成果产生了非常好的军事经济效益,将对我国舰艇磁隐身技术的发展产生较为深远的影响。
期刊论文列表
专著列表
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会议论文列表
专利列表
DOI:--
发表时间:2015
期刊:哈尔滨工程大学学报
影响因子:--
作者:郭成豹;何芳
通讯作者:何芳
DOI:--
发表时间:2014
期刊:兵工学报
影响因子:--
作者:郭成豹;刘大明
通讯作者:刘大明
DOI:--
发表时间:2014
期刊:哈尔滨工程大学学报
影响因子:--
作者:郭成豹;刘大明
通讯作者:刘大明
DOI:--
发表时间:2014
期刊:电气电子教学学报
影响因子:--
作者:肖昌汉;赵文春;高俊吉;李志新
通讯作者:李志新
DOI:--
发表时间:2014
期刊:中国舰船研究
影响因子:--
作者:张安明;陈文涛;虞伟乔;郭成豹
通讯作者:郭成豹
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