求解三维问题的区域分解时域有限差分方法

该文提出一种用于三维复杂问题的区域分解时域有限差分算法(DD-FDTD)。依据待解三维复杂问题的特点,将其分解为几个子区域。每个子域中的问题相对简单,可采用适合于该区域的共形网格进行划分计算,通过插值再修正误差的办法,把各个子区域综合起来,获得原问题的解。这样,应用区域分解的思想,简化了复杂的问题。修正误差的方法,使本算法得以实现并大幅度提高了计算精度。采用本算法对三维口径天线问题进行了分析计算并与实测数据进行了比对,验证了算法的正确性。     

三维多物体散射问题的区域分解时域有限差分方法

提出一种用于计算三维多物体散射问题的区域分解时域有限差分算法(DD-FDTD)。各散射体之间用三维时域Green函数传递信息，取代经典FDTD算法通过网格迭代运算传递信息的方式。每个物体处理为一个子域，当各物体相距一定距离时，省去了各物体间大量网格，减小了存储量。将各物体间的互偶处理为等效球面波照射，采用惠更斯原理，等效球面波激励信号可处理为球面波入射场阵列(SWIFA)，大幅度提高了计算速度；同时采用近远场变换的方法来获得等效球面波，进一步提高了计算速度。通过几个实例的分析，验证了该算法的正确性。     

电磁耦合问题的区域分解算法

作为偏微分方程数值解新技术,区域分解算法对于大型复杂问题的求解表现出巨大的优越性。本文将其与频域有限差分法(FDFD)结合,对有限厚度导体平面上缝隙电磁耦合问题进行了分析。通过将所分析的结构划分为多个相对独立的规则子域,使原问题中差分方程的系数矩阵转换为各子域中带宽极窄的带状阵,从而使计算时间和计算所需内存分别下降为O(N)和O(max(Ni)),其中N为总网格点数,Ni为第i个子域的网格点数。数值结果与文献提供的结果吻合,证明了该法的有效性。同时,该法很容易实现并行计算,为进一步提高计算效率提供可能。     

电磁耦合问题的区域分解算法

作为偏微分方程数值解新技术，区域分解算法对于大型复杂问题的求解表现出巨大的优越性。本文将其与频域有限差分法（FDFD）结合，对有限厚度导体平面上缝隙电磁耦合问题进行了分析。通过将所分析的结构划分为多个相对独立的规则子域，使原问题中差分方程的系数矩阵转换为各子域中带宽极窄的带状阵，从而使计算时间和计算所需内存分别下降为O（N）和O（max（Ni))，其中N为总网格点数，Ni为第i个子域的网格点数，数值结果与文献提供的结果吻合，证明了该法的有效性。同时，该法很容易实现并行计算，为进一步提高计算效率提供可能。     

一种快速计算多柱体散射问题的区域分解时域有限差分方法

本文提出一种用于计算多柱体散射问题的区域分解时域有限差分算法（DD-FDTD）。当各散射柱体相互间距离比较远时,采用经典的FDTD方法进行计算时,计算域是非常大的,大量的网络浪费在射体之间。文中我们使用区域分解的思想,把各个柱体处理为各个子域。各柱体间大量的网格被省去,代之以二维时域Green函数将各个子域连接起来。采用近远场变换方法,并将柱体间互偶处理为等效柱面波入射场,从而大大压缩了计算时间。由于二维时域Green函数含有关于时间的积分,且此积分是一个反常积分,采用半解析的方法,精确地算出了其中的反常积分值,大幅度提高了计算精度。最终,使该方法得以实现。     

MPI下三维FDTD并行运算的分析与实现

基于Message-Passing Interface(MPI)的编程环境,以PML(Perfectly Matched Layer)为吸收边界条件,讨论了时域有限差分法FDTD的三维并行运算情况。通过一定的数值计算,定量地给出了MPI下FDTD并行算法中的网格数、进程数、分割方式三者之间的关系以及对计算效率的影响。     

区域分解时域有限差分方法(DD-FDTD)及其在散射问题中的应用

本文提出一种区域分解的时域有限差分算法(DD-FDTD).依据待解问题的特点,把待解问题分解为几个子区域,在各个子区域中,采用适合于该区域的共形网格进行划分计算,通过一种有效的信息传递方案,把各个子区域综合起来,获得原问题的解.通过采用这种方法,一个复杂的问题可以得到简化,从而变得适于求解,同时,共形网格和精确的信息传递方案的使用,大幅度提高了计算精度.文中,用该算法对二维电磁散射问题进行了分析计算,获得了精确的计算结果.     

用MATLAB开发的FDTD系统研究电磁散射远场特性

利用ＬＯＶＥ场等效原理，实现了从近场到远场的变换，有助于时域有限差分法对电磁散射远场问题的解决，并在此基础上开发了建立在ＭＡＴＬＡＢ平台上的时域有限差分法软件系统，以方便对电磁散射远场问题进行研究。利用该系统解决了三个电磁散射实例中的远场问题，并将其计算结果与理论或其它计算方法所得的结果进行了比较，结果吻合较好。     

三维FDTD建模软件的开发及应用

介绍了三维FDTD建模软件的开发,电磁建模和网格生成采用Visual Basic实现。该软件提供给FDTD仿真软件诸如介质、网格、边界条件、激励源设置之类的数据文件;自动生成满足FDTD算法条件的均匀或非均匀网格。采用OpenGL技术,通过对图形的旋转、平移、缩放、透视等操作对目标物体进行细致的实时观察与修改,实现了计算区间内电磁场的动态变化演示,具有建模速度快、可视化效果好等优点,保证了FDTD数值求解过程的正确与高效。最后利用该软件对微带拐角等不连续性问题进行了建模和仿真,取得了较好的效果。     

FDTD求解高功率微波大气传播问题的可行性研究

提出了应用时域有限差分(FDTD)方法对高功率微波(HPM)大气传播模型进行数值模拟。HPM大气传播模型是由Maxwell方程组和电子磁流体方程共同描述的。利用FDTD的特点,在适当的时间和空间位置对该方程组进行中心差分,获得其显式差分格式。并结合流体力学有限元分析中的边界处理方法,建立了一套全新、高效的求解HPM大气传播的数值方法,其计算量仅与空间网格步数相当,在普通PC机上就能完成相应计算。计算结果验证了该方法的合理性和正确性。     

三维LOD-FDTD方法在PMC边界处的精确格式

证明了局部一维时域有限差分(LOD-FDTD)方法实现理想磁导体 (PMC)边界时的待求场分量系数与传统的LOD-FDTD方法系数不同。通过在获得该系数前应用理想导体边界条件,得到对应的修正系数。计算了单个PMC立方体和对称的两个PMC立方体的双站RCS。计算结果表明,PMC边界作为理想导体表面时,传统LOD-FDTD方法计算误差较大,采用修正系数的计算结果与传统FDTD方法计算结果更为吻合;PMC边界作为截断计算空间的对称面,采用修正系数的计算结果与传统LOD-FDTD方法计算结果相同。采用修正系数处理PMC边界无需区分PMC边界是理想磁导体表面还是截断计算空间的对称面,具有统一的表达式,计算理想磁导体表面较传统LOD-FDTD方法误差更小。     

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.     

三维电磁散射问题区域分解技术研究进展

区域分解算法（domain decomposition method,DDM）是实现大规模电磁散射问题求解的有效途径,其易于并行,与非共形技术结合后,可进一步降低实际应用中目标建模与网格划分的难度,近年来在计算电磁领域引起广泛关注.本文介绍了电磁计算领域有限元法（finite element method,FEM）和积分方程法区域分解技术的研究进展,以及它们在合元极技术中的应用.最后,对区域分解合元极技术当前仍然存在的挑战和未来发展方向进行了讨论.     

分析波导问题的松弛迭代区域分解法

针对基于Schwarz交替法的选代区域分解法,在分析波导问题时遇到的不收敛的困难,该文从实际场分布出发,在划分区域的虚拟边界上给出了连接子域的吸收虚拟边界条件,用以保证相邻子域间的波传播,从而构建了一种能够分析波导问题的收敛的迭代区域分解法。在此基础上进一步引入松弛算法,用于加快迭代收敛速度。数值计算结果表明了该方法的有效性。     

一种分析多目标散射问题的区域分解方法

提出了一种用于分析复杂多目标散射问题的区域分解方法. 在该方法中,每个目标作为一个独立的计算区域采用矢量有限元方法进行分析;各个区域之间通过基于格林函数的边界积分方程进行耦合;所得到的耦合矩阵方程采用基于Foldy-Lax多径散射方程的特征基函数方法进行求解. 由于矢量有限元方法的灵活性,该区域分解方法特别适合于求解多个具有相同结构复杂目标的散射问题. 数值算例验证了该方法的准确性和处理复杂多目标散射问题的能力.     

基于高阶时域有限差分算法的电磁波传播计算

利用FDTD(2,4)高阶时域有限差分(Finite-Difference Time-Domain,FDTD)算法并结合滑动窗口的思想,对电磁波传播特性进行了仿真计算. 采用的高阶FDTD算法在空间上达到四阶精度,与二阶精度的传统FDTD算法相比,在相同每波长采样数的条件下,数值色散误差能得到进一步的减少. 在源脉冲传播较长距离时,数值色散的减少使得时域下脉冲扩展现象得到改善,滑动子窗口仍然能包含着激励源脉冲的全部信息,从而可更加准确地计算长距离电波传播特性. 另外,在相同的数值色散误差容限下,每波长采样数比传统二阶FDTD方法有所减少,从而节省存储空间,加快计算速度.     

一种分析准周期结构散射问题的有限元区域分解算法

采用区域分解法和矢量有限元法相结合分析准周期性结构的散射问题.将整个计算区域分成若干个非重叠的子区域,各子域形成自己的有限元线性系统;在子域交界面上引入罗宾传输条件来保证相邻子域的场连续性;通过高斯消去法把求解各子域内部未知量的问题转化为求解交界面上未知量的问题,从而降低计算复杂度.对于一些准周期性结构,利用子结构的几何重复性,能够让电大尺寸问题的求解更加快捷.给出的数值算例证明了该方法的正确性和有效性.