电各向异性介质FDTD并行算法的实现

在各向同性介质的FDTD并行算法的基础上,分析了电各向异性介质FDTD方法并行计算时的区域分割方案及子域间的数据通信问题,实现了电各向异性介质的FDTD并行算法.数值结果表明了该算法和程序的正确性.     

电各向异性介质FDTD并行算法的研究

基于消息传递模式的网络并行计算系统和区域分割技术成功地实现了电各向异性介质FDTD并行算法,并用此程序代码计算了电大目标的RCS.经测试,该程序代码并行效率达到87%.根据电各向异性介质FDTD迭代式,电场某一节点的计算,需牵涉到其周围28个节点的电磁场值,详细分析了该情况下并行算法中的数据通讯规律,并实现了局域网内各节点机的协同并行计算.数值结果表明了该算法和程序的正确性及优越性.     

基于移位算子法双负介质散射的FDTD分析

双负介质的介电系数和磁导系数均为频率的函数,使本构关系在时域成为卷积关系,这就给应用时域有限差分(FDTD)方法计算双负介质中波的散射和传播带来困难.文中以相对磁导系数为例,引入Padé近似和离散时域移位算子,推导了处理双负介质本构关系的移位算子法.移位算子法数值仿真双负介质负折射效应的结果与文献辅助差分方程法的结果吻合,证明了算法的有效性.最后,用移位算子法计算了金属柱覆盖不同参数双负介质时的后向散射,探讨双负介质在隐身方面的应用前景.     

各向异性介质板横向介质参数的反演

本文简述了各向异性介质FDTD方法，并用FDTD方法分析了三维各向异性有耗介质板的瞬态后向散射。根据各向异性介质板后向散射与入射电磁波极化方向有关的特点，利用其后向RCS的谐振特性估算介质板的横向介质参数。计算表明该方法可行且方便、快捷。     

有耗平面和三维目标复合散射的FDTD分析

采用FDTD方法计算了有耗地面与三维目标的复合散射,对吸收边界条件,连接边界条件和近远场变换作了细致讨论.吸收边界使用了广义PML吸收层,它对电磁波有较好的吸收效果.连接边界处则利用解析入射波和三波迭加技术,上半平面用入射波和反射波、下半平面用透射波作为对目标的外加场进行计算.得到近场数据后,为避免出现复杂的Sommerfeld积分,用互易原理简化了外推过程.FDTD算法与矩量法和快速多层多极子相比,具有节省内存,计算时间短等优点.通过地上物体和地下物体的计算验证了FDTD方法的精确性,讨论了散射体离地高度对后向RCS的影响.     

带有填充各向异性介质凹槽的金属目标电磁散射的FDTD法分析

本文利用各向异性时域有限差分法(FDTD)分析填充各向异性介质凹槽的金属目标的电磁散射.就一种特定的典型金属目标模型,详细计算分析了开槽位置、宽度和深度以及填充材料对其电磁散射特性的影响,计算结果显示在目标的特定部位开适当宽度和深度的槽并填充负单轴各向异性介质能显著降低目标的后向雷达散射截面(RCS).     

两个双各向异性手征介质圆柱的散射场性态

本文应用电磁场的边值理论，在ＴＭ或ＴＥ平面波斜入射条件下，给出了两个平行双各向异性手征介质圆柱的散射场表达式，借助数值方法，详细地分析了散射场Ｍｕｅｌｌｅｒ矩阵的所有不同元素性态，揭示了它们随手生，非互易参数等物理量的变化规律。     

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.     

FDTD法分析涂覆各向异性材料金属目标宽带散射特性

采用时城有限差分方法研究了涂覆各向异性材料金属目标的宽带散射特性,得到了涂覆不同厚度的正单轴和负单轴各向异性材料情况下的频率响应和双站RCS,通过对这些散射数据的分析得出了一些关于涂覆材料及涂覆厚度对目标散射特性影响的结论,这些结论有助于对各向异性隐身材料的研究,体现了时域计算对于分析目标宽频带散射特性的优点.     

地下目标散射的FDTD计算

该文给出了一种利用时域有限差分法(FDTD),结合各向异性完全匹配层(UPML)以及互易原理,计算地下目标雷达散射截面的计算方法。通过数值实验,对这种计算方法的数值性能作了仔细研究。给出了一批新的不同电尺寸、不同形状、不同介电常数地下目标的雷达散射截面计算结果。     

单轴各向异性球对任意方向入射平面波的散射

基于球矢量波函数的正交完备性,给出了具有任意传播方向两种极化模式的平面波用球矢量波函数展开的形式,导出了其展开系数的具体表达式．研究了单轴各向异性介质球对任意方向入射平面波的散射,利用球矢量波函数及傅里叶变换方法得到了各向异性介质球的内场展开式,结合切向连续边界条件给出了散射系数．数值分析了介电常数张量元、有耗、无耗、尺寸参数、入射角和方位角等对单轴各向异性介质球的雷达散射截面的影响．     

一种新的FDTD入射场设置方法

本文提出了一种新的入射场设置方法.采用一维FDTD算法来模拟入射波.所得结果与通常的入射场解析表达式的结果比较表明,采用一维FDTD算法引入的入射波在总场区分布均匀,在散射场区泄漏小.     

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。     

网络并行FDTD方法分析电大目标电磁散射

本文应用基于消息传递(Message Passing)模式的网络并行计算系统来实现并行FDTD方法.通过区域分割技术将FDTD计算区域分割成多个子域进行分别计算,各个子区域在边界处与其相邻的子区域进行切向场值的数据交换以使整个迭代进行下去,从而实现FDTD并行计算.我们采用PVM并行平台来实现并行FDTD算法.计算结果表明了本方法的正确性和有效性.     

两层各向异性介质球电磁散射球矢量波函数解

在无源各向异性铁氧体和等离子体介质的球矢量波函数基础上,利用第一、二类球Bessel 满足相同的微分方程和递推关系,给出了各向异性铁氧体球涂覆均匀等离子介质对平面波散射的理论公式,并给出数值计算的结果,预计本文结果可应用于微波器件以及目标特性等领域。     

电各向异性介质FDTD并行算法的研究

基于一种改进的Z变换-时域有限差分(Z-Finite-Difference Time-Domain, Z-FDTD)方法, 即将双各向异性色散介质的频域本构方程先转化到Z域中, 再利用Z变换的性质将其转换到时域, 得到离散时域的FDTD迭代式, 分析了双各向异性色散介质电磁波传播特性.由于Omega媒质是一种典型的双各向异性色散介质, 以此为例编程计算了垂直入射在Omega介质板情形下产生的同极化和交叉极化电磁波的反射和透射情况, 并通过算例和解析解对比验证了算法的正确性, 最后对其电磁散射特性进行了分析.

     

用FDTD方法模拟稳态电磁散射时开关函数的应用

在用时域有限差分(FDTD)方法模拟稳态电磁散射时,为了减小稳态建立过程中的冲激效应,缩短建立稳态所需时间,本文引入了开关函数,并给出几种开关函数下FDTD的稳态建立过程。     

瞬态电磁波在磁化等离子体中传播与散射的FDTD方法

本文从磁化等离子体中电子的广义运动方程出发，给出了一套ＦＤＴＤ计算公式，克服了卷积递归法不适用于直流入射以及小信号近似的缺点，其正确性由数值计算结果得到验证。     

半空间电大均匀介质目标散射分析方法

研究了半空间电大尺寸均匀介质目标散射的高频求解方法.考虑电大均匀介质目标散射特性,将半空间并矢格林函数引入物理光学近似中,结合图形电磁学(GRECO)和射线追踪方法,分别对半空间复杂目标的消隐和多重散射进行考虑,快速有效地计算了半空间电大均匀介质目标的雷达散射截面(RCS),数值结果证明了该方法的准确性.