两种电磁场谱间断元方法的比较

时域间断元方法是近年来电磁场计算领域的重要进展之一。将基函数的插值点和数值积分点重合的质量集中技术是降低该间断元方法质量矩阵存储开销和提高计算效率的重要手段。通过谐振腔、带通滤波器以及光子晶体内的电磁场等数值算例,在四边形网格上比较了传统的质量集中算法和近来提出的Weight-Adjust算法之间的差异。计算结果表明,尽管两种方法的存储量一样,但Weight-Adjust算法具有更高的精度。     

守恒无伪解麦克斯韦方程间断元研究:(Ⅰ)一维和二维情况

考察了电、磁场分量分别基于不同近似函数空间展开的一维和二维Maxwell方程间断元求解方法。结合中心数值通量和电、磁场分量近似函数空间的不同组合,构造了各种间断元算子。通过用这些算子在规则和不规则网格上编码分析一维和二维金属腔的谐振模式,详细考察了算子的收敛和伪解支持性,并据此对基函数进行了优选。算子在时域和频域对谐振模式的计算结果彼此符合良好。优选的Maxwell方程间断元算子不仅同时具备能量守恒和免于伪解的特性,且无需引入辅助变量,为设计高品质Maxwell方程间断元算法和研发相关电磁场模拟软件提供了支撑。     

微波防护服开口对防护性能影响的计算

在中国人体解剖学模型基础上建立了着装状态连体衣防护服模型,并用时域有限差分法详细考察了0.3~3 GHz微波辐射环境中良导体防护服对人体的防护特点,重点分析了良导体防护服上孔缝电磁泄露的基本规律及其对防护服防护效能的影响。主要得到了以下规律:良导体防护服上孔缝电磁泄露的主要原因为孔缝切断辐射场在防护服上产生的感应电流,当电磁波的电场极化方向与缝隙垂直时,电磁能量更容易发生泄漏；在0.3~3 GHz范围内,防护服的防护效能随着频率的提高而增强；计算结果显示带有孔缝的良导体防护服屏蔽效能难以达到30 dB,对防护效能要求较严格的防护服缝隙需要特殊处理。计算数据以及规律分析为防护服的设计提供了理论支持。     

电磁场2.5维时域间断有限元方法

介质沿空间固定方向均匀分布的结构在电磁导波器件中有十分广泛的应用,对这类器件的分析通常被称为2.5D电磁问题。利用器件在固定方向介质分布均匀的特点,将电磁场量沿该方向进行空间傅里叶变换,可以把对三维问题的分析转化为两维问题求解,从而极大地减小计算开销。针对传统基于差分的2.5D电磁场算法在弯曲形状逼近上有阶梯误差的缺陷,本文提出了基于三角形网格的2.5D时域间断有限元方法（DGTD）,并用它模拟了电偶极子与光纤的耦合效率和光子晶体光纤的色散特性。与基于规则网格的2.5D差分方法进行对比。结果表明,文中建立的2.5D DGTD方法对弯曲形状的模拟更加逼真,计算内存占用最大减少10.4%,计算精度最大相差0.011%,计算时间缩短74.9%,计算效率提高。