复杂媒质目标电磁散射问题的有限元分析

采用有限元方法分析含有各向异性、双各向同性以及双各向异性的复杂媒质目标的电磁散射问题.建立了具有通用形式的线性媒质——双各向异性媒质的有限元泛函公式,并推导了其有限元矩阵方程的具体表达式.通过对铁氧体球、手征球、等离子球和Ω媒质体等四类复杂媒质结构的数值分析,证明了本文给出的复杂媒质散射问题有限元分析方法的准确性以及通用性.     

用FD—MEI计算横各向异性媒质柱的电磁散射特性

本文推导了二维横各向异性媒质中电磁散射的差分方程，得到了９点的差分格式，并将不变性测试方程与该差分方程结合计算了具有任意横截面，非均匀，有耗和一般张量形式的二维向异性媒质柱的电磁散射，文中给出了一些典型数值算例，数值结果表明，该方法在分析计算此类问题时是有效的且具有一定的优势。     

单轴双各向异性媒质柱体的电磁散射

采用广义多极子技术（Ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ Ｍｕｌｔｉｐｏｌｅ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ,ＧＭＴ）分析了单轴双各向异性媒质任意截面柱体的电磁散射,计算结果与解析解和矩量法（Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｍｏｍｅｎｔｓ,ＭｏＭ）所得结果一致,讨论了该方法在电磁散射应用中的优缺点。     

用MEI—FD方法分析Chiral媒质的电磁散射问题

本文应用不变性测试方程和有限差分方法分析Ｃｈｉｒａｌ媒质的电磁散射问题。应用该方法时，要在所讨论的区域内建立起一组有关电场和磁场的耦合差分方程，并且要在截断边界上应用不变性测试方程建立起有关边界点系数的方程。文中给出了一些非均匀、有耗且具有电大尺寸任意横截面Ｃｈｉｒａｌ柱的雷达散射截面的数值结果。     

基于FE-BI的介质粗糙面上方涂覆目标电磁散射特性研究

采用有限元-边界积分（finite element boundary integral,FE-BI）方法研究了介质粗糙面上方涂覆目标的复合电磁散射特性,推导了一维介质粗糙面上方二维涂覆目标电磁散射的FE-BI公式.在仿真中,采用功能强大的有限元方法模拟涂覆目标内部场,对于涂覆目标与粗糙面之间的多重耦合作用则通过边界积分方程方法进行考虑.结合Monte-Carlo方法,数值计算了介质高斯粗糙面上方涂覆圆柱目标的电磁散射,分析了涂层材料介电常数、粗糙面粗糙度以及介质粗糙面介电常数变化对复合模型双站散射系数的影响.数值结果表明,相比于传统矩量法（method of moment,MoM）,本文方法虽然在处理理想导体模型时效率略低,但可以处理MoM难以处理的复杂媒质电磁散射问题,且计算精度较高.     

二维目标电磁散射计算的一种高精度有限元-边界元混合方法

给出了应用于二维目标电磁散射计算的一种高精度有限元-边界元混合方法:1)将八结点曲边四边形二阶等参数单元作为有限元单元,2)运用插值函数法简单而又高精度地计算边界元部分采用二阶单元时的奇异积分。通过数值实验验证了方法的有效性。     

用FD－MEI计算横各向异性媒质柱的电磁散射特性

本文推导了二维横各向异性媒质中电磁散射的差分方程，得到了９点的差分格式，并将不变性测试方程与该差分方程结合计算了具有任意横截面、非均匀、有耗和一般张量形式的二维横各向异性媒质柱的电磁散射。文中给出一些典型数值算例。数值结果表明，该方法在分析计算此类问题时是有效的且具有一定的优势。     

用MEI—FD方法分析Chiral媒质的电磁散射问题

本文应用不变性测试分程和有限差分方法分析Ｃｈｉｒａｌ媒质的电磁散射问题。应用该方法时，要在所讨论的区域内建立起一组有关电场和磁场的耦合差分方程，并且要在截断边界上应用不变性测试方程建立起有关边界点系数的方程。文中给出了一些非均匀、有耗且具有电大尺寸任意横截面Ｃｈｉｒａｌ柱的雷达散射截面的数值结果     

地面复杂目标宽带电磁散射特性分析

提出运用FDTD计算地面复杂目标宽带电磁散射特性的方法.首先分析地面的散射,并建立复杂目标的FDTD模型,再将地面的散射场与入射场视为两个激励场作用于目标,从而得到地面背景下目标的散射场.运用此方法计算了地面卡车的电磁散射特性,并与实测结果作了对比,两者比较吻合.     

三维目标电磁散射矢量有限元/边界元法的公式研究

研究应用于三维目标电磁散射分析的矢量有限元/边界元混合方法不同公式.分析表明,混合公式系统矩阵的条件数随边界元采用不同公式有很大差异,从而导致混合公式的稳定性有很大不同.并讨论了混合方法中边界元部分的单一检验基函数方法和组合检验基函数方法.认为组合检验基函数方法仍可被视为单一检验基函数方法;通过比较边界元部分使用单一检验基函数法和组合检验基函数法时所得计算结果,纠正了只有使用组合检验基函数,有限元/边界元混合方法才能得到精确结果的结论.综合考虑计算结果可靠性、精度及对内部谐振的免疫力等因素,给出了所推荐使用的有限元/边界元混合方法公式.     

FEM/BEM混合法计算各向异性不均匀介质柱电磁散射

应用有限元-边界元(FEM/BEM)混合法计算二维各向异性不均匀介质柱电磁散射,对介质柱内、外区域分别采用有限元和边界元法进行分析,然后应用边界条件建立部分稀疏部分满填充的矩阵方程.应用内观法结合多波前法求解该矩阵方程,分别计算了均匀分布和不均匀分布的各向异性介质柱的雷达散射截面.数值计算表明,有限元-边界元混合法在分析和计算不均匀开放域电磁问题时有一定的优势.     

高阶FE-BI方法及一种新型的预条件技术

将基于六面体网格的高阶矢量基函数(higher order vector basis function)引入到矢量有限元-边界积分(FE-BI)混合方法中,用于建模带有深腔和狭长缝隙结构三维目标的电磁散射特性;提出了一种新型的预条件技术,用于加速FE-BI系统的迭代求解;给出了结合该预条件技术的GMRES方法求解腔体电磁散射的算例;数值结果证明了高阶FE-BI方法相对于低阶FE-BI方法的优势以及新型预条件技术的有效性.     

三维目标电磁散射的自适应积分方法

应用自适应积分方法并结合邻近组预条件求解三维导电目标的电磁散射.通过建立辅助基函数将三角形分域基函数映射到矩形网格中,并将格林函数离散变换为具有Toeplitz特性的矩阵.用快速傅立叶变换加速迭代求解中的矩阵和矢量相乘,该方法极大的减少了内存需求和CPU时间,其存储量和运算复杂度分别为低于O(N1.5)和O(N1.5logN)量级.应用邻近组预条件技术进一步降低了迭代求解所需的迭代次数.数值结果表明了该方法的准确性和高效性.     

电大尺寸目标电磁散射的区域分解计算

提出了电大尺寸目标电磁散射的有限元区域分解计算方法。分析了子区域的有限元解法,建立了区域分解耦合的边界方程,导出了相应的耦合矩阵,并采用了内视法还原了耦合矩阵对称、稀疏的特征,最后研究了不同类型大尺寸目标的雷达散射截面问题并与公开文献结果进行了分析比较。     

任意截面非均匀各向异性阻抗柱体的电磁散射

采用矩量法(MoM)结合阻抗边界条件研究了二维无限长任意形状截面非均匀各向异性阻抗柱体的电磁散射特性。散射场通过Stratton-Chu电场积分方程、电流连续性方程和二维格林函数予以求解。当柱体截面矢径的模等于恒定值时,目标退化为二维无限长圆柱,提出的计算方法仍然有效。计算得到的散射宽度结果与解析法、物理光学法(PO)的结果进行了比较,吻合良好。     

三维各向异性介质目标电磁散射的MOM-CGM-FFT方法

给出了研究任意形状的三维各向异性介质目标的电磁散射问题一种混合计算方法。该方法以电场作为求知函数建立频域体积分－微分方程,使用脉冲基函数和点匹配函数的矩量法（MOM）将之转化为线性代数方程组。在求解过程中应用共轭梯度法9CGM）和快速富里叶变换（FFT）相结合的方法降低所需计算机内存和CPU时间。与各向同性和各向异性介质球的计算结果和解析结果及其它文献结果相比较,吻合较好。对材料参数为奇异矩阵的介质球的计算结果证明,该计算方法兼容性强,是一种求解三维电磁散射问题的有效途径。     

二维扩散方程边界元解法中的四重奇异积分计算

对二维热传导方程的Dirichlet初边值问题,采用带时间变量的基本解,利用基于单层位势的间接边界积分方程及其等价的Galerkin变分形式求解,该方法涉及到与时空相关的四重奇异积分的计算.在采用常单元离散的情况下,推导了具体实施数值计算所需的积分公式,完成了数值实验,验证了该方法的有效性和可行性.     

复杂目标电磁散射混合算法

分析了复杂目标高频散射雷达截面(RCS)计算理论,提出了一种有效的混合算法.改进了等效电磁流方法(IMEC),推导了几何光学/物理光学区域投影算法(GO/PO).IMEC能有效地消除反射边界和阴影边界的奇异性,GO/PO法用于计算多重散射.通过AutoCAD软件,使用三角面元法构建目标三维模型.目标的高频雷达散射截面通过几何光学、物理光学、改进的等效电磁流和几何光学/物理光学区域投影等混合方法计算获得.同时,计算了某型号导弹的RCS,理论值同测量结果基本一致,说明该方法能满足复杂目标电磁散射分析的需要.