金属/介质混合目标电磁散射计算方法的研究

发布时间：2021-10-22 05:34

　　如何采用数值方法精确高效地分析三维复杂目标的电磁散射特性一直是计算电磁学研究领域的重点工作。实际应用中的大部分三维复杂目标不是单纯的由金属或者介质组成,通常是由金属和介质材料复合而成,因此本文研究了金属介质混合目标的电磁散射特性的计算方法。本文以金属介质混合目标为分析对象,着重研究了体面积分方程分析金属介质混合目标电磁散射特性的快速求解方法、金属混合复杂媒质目标电磁散射特性的求解方法、金属薄涂敷电磁散射特性的求解方法以及基于高阶Nystrom方法的体面积分方程方法等四个方面。本文第一部分研究了体面积分方程方法分析金属介质混合目标的电磁散射问题。首先,详细研究了体面积分方程的建立过程、用于离散积分方程的基函数及不同媒质交界面上的基函数的处理方式。其次,将快速多极子技术应用于求解体面积分方程方法中,有效的缩短计算时间并减少了计算内存。最后,根据体面积分方程阻抗矩阵的特点,提出了一种块矩阵预条件技术。相对于传统的预条件技术,本文中提出的块矩阵预条件技术能够有效的减少迭代步数,并且预条件的构造时间和内存也较少。本文第二部分研究了体面积分方程方法分析金属混合复杂媒质目标的电磁散射问题。首先,详细... 

【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：138 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 研究的历史和现状
        1.2.1 体面积分方程方法的历史和现状
        1.2.2 涂敷目标电磁散射特性的历史和现状
        1.2.3 高阶Nystr?m方法的历史和现状
    1.3 本文的主要工作内容及贡献
    1.4 本文的结构安排
2 积分方程方法的原理及实现
    2.1 引言
    2.2 矩量法的基本原理
    2.3 积分方程的建立
        2.3.1 面积分方程
        2.3.2 体积分方程
        2.3.3 混合体面积分方程
    2.4 积分方程的离散
        2.4.1 基函数及其边界条件
        2.4.2 矩阵元素的计算
    2.5 体面积分方程中的快速多极子技术
        2.5.1 快速多极子的基本原理
        2.5.2 聚合、转移和配置因子的形式
    2.6 积分方程的迭代求解
        2.6.1 迭代求解方法
        2.6.2 预条件技术
        2.6.3 块矩阵预条件技术
    2.7 散射场计算
    2.8 数值结果与分析
        2.8.1 算法正确性验证
        2.8.2 块矩阵预条件效率验证
    2.9 本章小结
3 金属混合复杂媒质目标的散射特性
    3.1 引言
    3.2 磁介质目标的散射特性
        3.2.1 分析含磁介质目标的体面积分方程
        3.2.2 数值结果与分析
    3.3 手征目标的散射特性
        3.3.1 分析含手征目标的体面积分方程
        3.3.2 数值结果与分析
    3.4 太赫兹及远红外频段金属目标的散射特性
        3.4.1 金属等效介电参数模型
        3.4.2 基于阻抗边界条件的面积分方程
        3.4.3 数值算例
    3.5 本章小结
4 金属薄涂敷的散射特性
    4.1 引言
    4.2 金属薄涂敷目标的散射特性
        4.2.1 单层涂敷目标的散射特性
        4.2.2 多层涂敷目标的散射特性
        4.2.3 快速多极子的应用
        4.2.4 数值结果与分析
    4.3 金属涂敷薄手征材料目标的散射特性
        4.3.1 基本原理
        4.3.2 数值算例
    4.4 旋转对称金属薄涂敷目标的散射特性
        4.4.1 积分方程的模式展开
        4.4.2 数值算例
    4.5 本章小结
5 基于高阶NYSTR?M方法的体面积分方程方法
    5.1 引言
    5.2 NYSTR?M方法的基本原理
    5.3 NYSTR?M方法中的高阶建模
        5.3.1 曲三角形单元的高阶建模
        5.3.2 曲四面体单元的高阶建模
    5.4 NYSTR?M方法中的高阶矢量基函数
        5.4.1 面插值基函数的构造
        5.4.2 体插值基函数的构造
        5.4.3 多项式空间的选择
    5.5 NYSTR?M方法中的矩阵方程的建立
        5.5.1 矩阵方程的建立
        5.5.2 矩阵元素的计算
    5.6 NYSTR?M方法中的快速多极子技术
    5.7 数值结果与分析
        5.7.1 误差收敛性分析
        5.7.2 网格鲁棒性分析
        5.7.3 介质体的散射计算
        5.7.4 介质金属混合体的散射计算
    5.8 本章小结
6 结论与研究展望
    6.1 全文的总结
    6.2 后续工作和展望
致谢
参考文献
附录A
附录B
攻博期间发表的论文



本文编号：3450483