基于时域间断伽辽金法的三维结构电磁散射特性的研究
发布时间：2020-12-05 19:48
为了解决时域上的复杂电磁学中的电磁计算问题,相继提出了时域有限元(TDFEM),时域有限差分(FDTD)等方法。对于FDTD来说在求解规则模型时有着较好的表现,但是对于复杂模型求解时其表现效果就会不理想。对于时域有限元法来说,由于其网格划分高度的适应性,其对于复杂模型能够较好的解决,但是有着需要求解大型矩阵的问题,并且存在着在进行时间迭代的时候不容易并行的特点,这些原因会使得求解速度较慢。基于上述方法的缺陷,提出了时域间断伽辽金(DGTD)法来处理传统方法所面临的问题。DGTD算法不但在处理大型多尺度等复杂的问题上有着独特的优势,而且由于其本身的特性,可以不用求解大型的全局矩阵,能够高度的并行,基于此特性能够减少电磁学上的求解时间。考虑到DGTD方法在电磁学中的电磁计算有着良好的适用性,在本文中将会将其应用于求解电磁散射等问题。首先在本文中利用DGTD算法解决了最简单的谐振腔问题,在完成谐振腔问题之后,继续完成了金属球施加吸收边界(ABC)时的情况,最后完成了采用完美匹配层(PML)来截断金属球边界的问题。在从前期对FEM的研究基础上逐渐过渡到对DGTD的研究,经过对DGTD公式的推导...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景以及意义
1.2 研究现状
1.3 本文的主要贡献
1.4 本论文的结构安排
第二章 时域间断伽辽金算法
2.1 有限元理论
2.1.1 里兹法
2.1.2 伽辽金方法
2.2 有限元的插值基函数的选取
2.2.1 节点基函数
2.2.2 矢量棱边基函数
2.3 时域间断伽辽金法
2.3.1 空间离散格式
2.3.2 时间离散格式
2.4 数值算例
2.4.1 理想电壁条件
2.4.2 算例分析
2.5 本章总结
第三章 DGTD中的散射问题处理
3.1 索末菲辐射条件
3.2 三维物体的散射问题
3.3 基于DGTD算法处理施加吸收边界的散射体
3.3.1 吸收边界条件
3.3.2 TF加源方式
3.3.3 TF/SF加源格式
3.4 算例实现分析
3.4.1 算例分析
3.4.2 高斯数值积分
3.5 时域问题中的RCS计算
3.6 数值算例
3.7 本章总结
第四章 DGTD中的完全匹配层
4.1 平面波入射到空间不同介质分界面时反射入射情况
4.2 无反射条件
4.3 单轴各项异性介质完全匹配层
4.4 DGTD中完全匹配层区域的空间和时间离散格式
4.4.1 UPML区域中的空间离散格式
4.4.2 UPML区域中的时间离散格式
4.5 难点问题分析
4.6 算例结果
4.7 本章总结
第五章 总结和展望
5.1 全文总结
5.2 后续工作展望
致谢
参考文献
攻读硕士期间取得的成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]A leap-frog discontinuous Galerkin time-domain method of analyzing electromagnetic scattering problems[J]. 崔学武,杨峰,周龙建,高敏,闫飞,梁志鹏. Chinese Physics B. 2017(10)
[2]截断各向异性介质的修正NPML吸收边界条件[J]. 施丽娟,杨利霞,夏景. 电波科学学报. 2017(02)
[3]时域非连续伽辽金法在谐振腔中的应用[J]. 杨谦,魏兵,李林茜,葛德彪,王飞. 电波科学学报. 2016(04)
[4]二维DGTD方法中UPML吸收边界的实现[J]. 李林茜,魏兵,杨谦,葛德彪. 西安电子科技大学学报. 2016(06)
[5]UPML吸收边界条件的无截断数值模拟[J]. 魏丽君,张彬,章若冰. 数学的实践与认识. 2016(06)
[6]基于改进型UPML吸收边界条件的电磁波数值模拟[J]. 魏丽君,张彬,陈志康. 数值计算与计算机应用. 2015(04)
[7]DGTD用于RCS计算的初步研究[J]. 杨谦,魏兵,李林茜,葛德彪. 雷达学报. 2015(03)
[8]时域有限元法在计算电磁问题上的应用及发展[J]. 吴霞,周乐柱. 电波科学学报. 2008(06)
[9]共形PML下三维电磁散射矢量有限元计算[J]. 张永杰,孙秦. 计算机工程与应用. 2008(26)
[10]三维电磁辐射问题混合阶矢量基有限元完全匹配层方法的研究[J]. 年丰,董硕,周乐柱,夏明耀. 北京大学学报(自然科学版). 2007(01)
博士论文
[1]节点间断伽辽金有限元方法及其在计算电磁学中的应用研究[D]. 刘梅林.南京航空航天大学 2011
[2]时域有限差分法中完全匹配层的实现算法研究[D]. 李建雄.天津大学 2007
[3]复杂介质电磁散射的FDTD算法及其相关技术研究[D]. 杨利霞.西安电子科技大学 2006
硕士论文
[1]基于时域有限元法的任意三维结构电磁传输特性的研究[D]. 陈林峰.电子科技大学 2017
[2]时域不连续伽略金方法在电磁问题中的研究与应用[D]. 刘露.电子科技大学 2016
[3]时域不连续伽辽金法在计算电磁学中的应用[D]. 王俊.西安电子科技大学 2015
[4]时域有限元方法在仿真微波无源器件中的应用[D]. 彭聪.电子科技大学 2015
[5]无限元法在仿真微波无源器件中的应用[D]. 闫乐乐.电子科技大学 2015
[6]DGTD算法在电磁问题中的应用与分析[D]. 关瑜.电子科技大学 2015
[7]时域间断伽略金方法在电磁散射分析中的应用研究[D]. 龚俊儒.国防科学技术大学 2014
[8]基于曲边六面体的时域间断伽略金方法研究[D]. 寇龙泽.国防科学技术大学 2012
[9]电磁散射问题的FDTD分析和仿真软件实现[D]. 李长侑.西安电子科技大学 2012
[10]FEM/PML算法在电磁散射特性分析中的应用[D]. 赵倩.西北工业大学 2006
本文编号：2899991
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景以及意义
1.2 研究现状
1.3 本文的主要贡献
1.4 本论文的结构安排
第二章 时域间断伽辽金算法
2.1 有限元理论
2.1.1 里兹法
2.1.2 伽辽金方法
2.2 有限元的插值基函数的选取
2.2.1 节点基函数
2.2.2 矢量棱边基函数
2.3 时域间断伽辽金法
2.3.1 空间离散格式
2.3.2 时间离散格式
2.4 数值算例
2.4.1 理想电壁条件
2.4.2 算例分析
2.5 本章总结
第三章 DGTD中的散射问题处理
3.1 索末菲辐射条件
3.2 三维物体的散射问题
3.3 基于DGTD算法处理施加吸收边界的散射体
3.3.1 吸收边界条件
3.3.2 TF加源方式
3.3.3 TF/SF加源格式
3.4 算例实现分析
3.4.1 算例分析
3.4.2 高斯数值积分
3.5 时域问题中的RCS计算
3.6 数值算例
3.7 本章总结
第四章 DGTD中的完全匹配层
4.1 平面波入射到空间不同介质分界面时反射入射情况
4.2 无反射条件
4.3 单轴各项异性介质完全匹配层
4.4 DGTD中完全匹配层区域的空间和时间离散格式
4.4.1 UPML区域中的空间离散格式
4.4.2 UPML区域中的时间离散格式
4.5 难点问题分析
4.6 算例结果
4.7 本章总结
第五章 总结和展望
5.1 全文总结
5.2 后续工作展望
致谢
参考文献
攻读硕士期间取得的成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]A leap-frog discontinuous Galerkin time-domain method of analyzing electromagnetic scattering problems[J]. 崔学武,杨峰,周龙建,高敏,闫飞,梁志鹏. Chinese Physics B. 2017(10)
[2]截断各向异性介质的修正NPML吸收边界条件[J]. 施丽娟,杨利霞,夏景. 电波科学学报. 2017(02)
[3]时域非连续伽辽金法在谐振腔中的应用[J]. 杨谦,魏兵,李林茜,葛德彪,王飞. 电波科学学报. 2016(04)
[4]二维DGTD方法中UPML吸收边界的实现[J]. 李林茜,魏兵,杨谦,葛德彪. 西安电子科技大学学报. 2016(06)
[5]UPML吸收边界条件的无截断数值模拟[J]. 魏丽君,张彬,章若冰. 数学的实践与认识. 2016(06)
[6]基于改进型UPML吸收边界条件的电磁波数值模拟[J]. 魏丽君,张彬,陈志康. 数值计算与计算机应用. 2015(04)
[7]DGTD用于RCS计算的初步研究[J]. 杨谦,魏兵,李林茜,葛德彪. 雷达学报. 2015(03)
[8]时域有限元法在计算电磁问题上的应用及发展[J]. 吴霞,周乐柱. 电波科学学报. 2008(06)
[9]共形PML下三维电磁散射矢量有限元计算[J]. 张永杰,孙秦. 计算机工程与应用. 2008(26)
[10]三维电磁辐射问题混合阶矢量基有限元完全匹配层方法的研究[J]. 年丰,董硕,周乐柱,夏明耀. 北京大学学报(自然科学版). 2007(01)
博士论文
[1]节点间断伽辽金有限元方法及其在计算电磁学中的应用研究[D]. 刘梅林.南京航空航天大学 2011
[2]时域有限差分法中完全匹配层的实现算法研究[D]. 李建雄.天津大学 2007
[3]复杂介质电磁散射的FDTD算法及其相关技术研究[D]. 杨利霞.西安电子科技大学 2006
硕士论文
[1]基于时域有限元法的任意三维结构电磁传输特性的研究[D]. 陈林峰.电子科技大学 2017
[2]时域不连续伽略金方法在电磁问题中的研究与应用[D]. 刘露.电子科技大学 2016
[3]时域不连续伽辽金法在计算电磁学中的应用[D]. 王俊.西安电子科技大学 2015
[4]时域有限元方法在仿真微波无源器件中的应用[D]. 彭聪.电子科技大学 2015
[5]无限元法在仿真微波无源器件中的应用[D]. 闫乐乐.电子科技大学 2015
[6]DGTD算法在电磁问题中的应用与分析[D]. 关瑜.电子科技大学 2015
[7]时域间断伽略金方法在电磁散射分析中的应用研究[D]. 龚俊儒.国防科学技术大学 2014
[8]基于曲边六面体的时域间断伽略金方法研究[D]. 寇龙泽.国防科学技术大学 2012
[9]电磁散射问题的FDTD分析和仿真软件实现[D]. 李长侑.西安电子科技大学 2012
[10]FEM/PML算法在电磁散射特性分析中的应用[D]. 赵倩.西北工业大学 2006
本文编号：2899991
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