一种分析准周期结构散射问题的有限元区域分解算法

采用区域分解法和矢量有限元法相结合分析准周期性结构的散射问题.将整个计算区域分成若干个非重叠的子区域,各子域形成自己的有限元线性系统;在子域交界面上引入罗宾传输条件来保证相邻子域的场连续性;通过高斯消去法把求解各子域内部未知量的问题转化为求解交界面上未知量的问题,从而降低计算复杂度.对于一些准周期性结构,利用子结构的几何重复性,能够让电大尺寸问题的求解更加快捷.给出的数值算例证明了该方法的正确性和有效性.     

求解三维电磁问题的自适应区域分解FDTD方法

将三维电磁场问题的求解区域分解为若干独立的子区域,在各个子区域之间通过连接边界条件,进行自适应检测,当检测到波传播至检测边界上时,相应子区域被激活,并进行传统的FDTD迭代计算,否则该子区域置于休眠状态不参与场值迭代,从而减少计算时间.对三维微带互连结构的信号完整性仿真结果验证了这种采用边界检测的自适应区域分解时域有限差分(ADD-FDTD)方法在节省计算时间和解决复杂问题方面的有效性.     

棱边元分区的区域分解算法及其在电磁问题中的应用

针对三维电磁问题,该文提出了采用非结构化网格剖分计算区域,并按单元进行区域划分的区域分解算法。将原求解区域划分为若干个不重叠的子区域,先通过求解容量矩阵获得子区域之间连接边界上的场值,再利用矢量有限元快速计算出每个子区域内部的场值,显著地降低了计算复杂度和存储量。通过引入预条件的Krylov子空间法求解容量矩阵方程,加速了收敛,进一步提高了效率。数值算例验证了该方法的准确性和有效性。     

HFSS软件边界条件和网格剖分技术适用领域

为了研究以天线作为射频辐射源的生物电磁学问题,运用基于有限元法的三维高频结构仿真软件(HFSS)仿真手机天线对人头组织辐射模型和地铁司机职业电磁暴露模型,分析电小尺寸模型和电大尺寸模型中辐射边界条件和完美匹配层的设置对仿真结果的影响。通过对比已有文献中时域有限差分法对该模型的仿真结果,验证采用厚度为λ/2的完美匹配层作为边界条件的可靠性;结合仿真结果的精确度、网格剖分数和计算速度,说明天线近场辐射问题中电小尺寸模型应该选择二阶基函数进行网格剖分,电大尺寸模型应该选择混合阶基函数。     

协同计算在机载阵列天线分析中的应用

在机载阵列天线的分析过程中,采用单一种类的电磁算法通常难以对之高效求解。为了快速准确分析此类复杂电大目标的辐射和散射问题,基于区域分解的思想建立了一种多算法协同计算的统一架构。将复杂电磁问题划分为多个子区域,对于问题的不同子区域可以根据该区域内的材料、结构、馈源等特征来选择适合的数值方法进行计算。该协同计算框架将不同种类的算法隔离开来,不同区域之间统一采用等效面上的近场交换区域间的耦合作用,提高了算法协同的灵便性。各子区域内部可以采用并行计算、核外存储等技术来加快计算的过程,提高求解问题的规模。数值计算结果验证了该方法的有效性,同时采用并行核外高阶、低阶矩量法及多层快速多极子混合方法高效解决了机载微带天线阵的辐射特性分析问题。     

三维非均匀介质成像问题的区域分解方法

在利用数值方法分析非均匀介质问题时,容易生成大型系数矩阵,从而在求解时常常造成计算机内存不足或者计算时间过长。该文利用区域分解方法对三维非均匀介质成像问题进行分析,通过将求解区域划分为几个子区域,在子区域上以迭代求解子问题的方式解决以上问题。文中给出的迭代收敛速度曲线证明区域分解算法的收敛速度很快。该文对一些复杂的非均匀介质问题给出了模拟测量成像的结果。     

基于区域分裂法的三维散射并行计算

区域分裂法的基本思想是将定义在复杂电大区域上的问题分解成若干小区域上的问题分别求解,然后通过迭代得到整个区域上的解,从而有效地节省了内存和计算时间,并且特别适用于并行计算。本文基于PVM软件将若干台微机互连成一个并行系统,并在此并行系统上将区域分裂算法用于三维电磁散射问题的并行求解。并行计算的运用进一步减少了计算时间和所需内存,为复杂三维电大电磁问题的求解提供了一条有效的途径。数值结果验证了算法的正确性和有效性。     

基于节点编码的区域分解算法及其在二维散射中的应用

研究了一种高效率的基于节点编码的区域分解算法.将原始的求解区域分割为若干个相对独立的子区域,使原问题转化为若干个相对独立的子问题,通过求解公共边界上的场值,可以快速获得整个求解区域上的场值,极大地减少了存储量和计算量.此外,这种区域分解算法不仅能够快速、高效、并行地计算电大尺寸柱体的电磁散射,还特别适合于求解具有几何重复性特征的结构,如天线阵列、有限周期频率选择表面、PBG/EBG等的电磁仿真问题.数值算例验证了该方法的准确性和有效性.     

三维导体介质复合结构电磁辐射与散射的MLFMA分析

利用多层快速多极子方法(MLFMA)分析三维导体介质复合结构的电磁辐射与散射特性.根据等效原理,介质表面构造Poggio-Miller-Chang-Harrington-Wu(PMCHW)方程,导体表面建立电场积分方程(EFIE).分析了含介质目标MLFMA算法中远区组矩阵矢量相乘运算以及有耗媒质空间中格林函数的平面波展开.利用该方法研究了涂敷目标电磁散射特性以及天线罩对直线阵天线辐射特性的影响.MLFMA的应用降低了计算量和存储量,实现了对电大尺寸目标快速、准确的求解.     

波束波导电磁传输问题的积分方程数值解

应用积分方程数值方法建立了任意形状波束波导中电磁传输问题的物理模型;在馈电端用模式匹配方法分析端口匹配状况,基于等效原理建立波导的场激励模型,应用边界积分方程匹配波导的理想电导体（PEC）边界条件,最后,通过矩量法（MoM）和多层快速多级子算法（MLFMA）等数值算法给出了波束波导电磁传输和口面辐射的场解。数值实例证明了上述分析方法对于电大尺寸波束波导电磁传输问题的有效性和精确性。