电大尺寸多柱体电磁散射问题的一种快速混合算法--MEI+FMM

本文提出了一种改进的快速迭代ＭＥＩ（不变性测试方程）算法用于分析电气大尺寸多柱体的散射问题,在此算法中我们首次将快速多极子技术（ＦＭＭ）用于加速多柱体之间多次散射场的计算。应用本算法计算了柱体周长为几千波长的多柱体散射场。实际计算结果显示,一方法与原有的直接计算方法具有几乎同样的精度,而速度提高了两个数量级。     

基于区域分裂法的三维散射并行计算

区域分裂法的基本思想是将定义在复杂电大区域上的问题分解成若干小区域上的问题分别求解,然后通过迭代得到整个区域上的解,从而有效地节省了内存和计算时间,并且特别适用于并行计算。本文基于PVM软件将若干台微机互连成一个并行系统,并在此并行系统上将区域分裂算法用于三维电磁散射问题的并行求解。并行计算的运用进一步减少了计算时间和所需内存,为复杂三维电大电磁问题的求解提供了一条有效的途径。数值结果验证了算法的正确性和有效性。     

快速MEI算法及其在电大尺寸电磁散射问题中的应用

本文基于不变性测试方程法（ＥＭＩ）提出一种快速算法,在二维散 表面建立菜形差分网格后,通过对节点的重新排序,将原问题中的稀疏矩阵变换为带状稀疏阵,从而使占用的计算机内存和计算时间均由Ｏ（Ｎ２）下降为Ｏ（Ｎ）,可以解决原来无法计算的问题,议事 成功地计算了最大周长为１００００个波长的几个电大尺寸二维柱体的电磁散射,并与矩量法、ＭＥＩ方法进行比较。     

单轴双各向异性媒质柱体的电磁散射

采用广义多极子技术（Ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ Ｍｕｌｔｉｐｏｌｅ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ,ＧＭＴ）分析了单轴双各向异性媒质任意截面柱体的电磁散射,计算结果与解析解和矩量法（Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｍｏｍｅｎｔｓ,ＭｏＭ）所得结果一致,讨论了该方法在电磁散射应用中的优缺点。     

埋地二维柱体的电磁散射

本文利用进域有限差分（ＦＤ－ＴＤ）方法分析计算了正弦平面波照射下埋地二维金属柱体的电磁散射特性，给出了柱体上的感就电流值和地面上方近场区的电磁场值。讨论了有耗介质中差分网格的数值色散特性和吸收边界条件。通过将本文用ＦＤ－ＴＤ计算结果与其它数值结果进行比较，证实了ＦＤ－ＴＤ方法在分析有耗介质中电磁散射问题的有效性。     

电大尺寸目标电磁散射的区域分解计算

提出了电大尺寸目标电磁散射的有限元区域分解计算方法。分析了子区域的有限元解法,建立了区域分解耦合的边界方程,导出了相应的耦合矩阵,并采用了内视法还原了耦合矩阵对称、稀疏的特征,最后研究了不同类型大尺寸目标的雷达散射截面问题并与公开文献结果进行了分析比较。     

区域分裂法及其在三维散射中的应用

基于区域分裂（ＤＤＭ）和频域有限差分（ＦＤＦＤ）提出了一种分析三维散射问题的精确高效算法。用区域分裂法可以把原问题分解成若干子问题,可以大大缩小稀疏矩阵的规模,使得求解大尺寸三维散射问题成为可能。文中首先在小尺寸下计算了三维立体柱的散射特性,并和没有进行区域分裂时的ＦＤＦＤ法进行了对比,验证了本算法的正确性;然后又计算了尺寸比较大的三维矩形柱的散射特性,验证了它的高效性。     

FD—TD法求解有耗柱体电磁散射的近场

本文讨论了用时域有限差分法计算E平面波入射到任意截面柱体时的二维电磁散射近场问题。先计算了完纯介质柱体的几个典型的例子,与文献[1]中的实验结果及其它数值结果相比较,证明所用方法的有效性。然后,计算了有耗体和有耗介质覆盖导电体的电磁散射近场。     

迭代MEI算法及其在媒质涂敷多柱体散射中的应用

本文提出了分析媒质涂敷多导体柱散射问题的迭代ＭＥＩ算法。新的迭代过程与ＭＥＩ方法结合，充分利用了ＭＥＩ方程的不变性特点，可重复利用ＭＥＩ系数，不仅节省内存单元，而且大大减少了计算量。该方法较以往多柱体散射问题仅局限于小尺寸导体柱或均匀介质柱情况有很大改进。本文计算结果与已有结果吻合很好，并给出了电大尺寸媒质涂敷多柱体的计算结果。     

MEI系数的快速计算及其在电大尺寸电磁散射问题中的应用

本文针对电大尺寸导体柱电磁散射问题,利用跳点平均的方法来加速MEI系数的求取,并结合快速MEI算法,使总的求解时间在快速MEI的基础上缩短近十倍。数值计算结果证明了该方法的正确性和有效性,并进一步讨论了合适的跳点距离。     

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.     

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.     

基于积分方程区域分解算法的研究进展

介绍了近年来用于电磁建模的积分方程区域分解算法（domain decomposition method,DDM）.DDM是一种基于"分而治之"策略的框架性算法,为复杂电磁问题的求解提供了一种灵活的技术途径.结合国内外研究动态详细介绍了三类积分方程DDM,即重叠型积分方程DDM,非共形、非重叠型积分方程DDM以及基于等效原理的积分方程DDM,并通过数值算例说明了这些算法的优缺点.最后总结了积分方程DDM的主要挑战以及展望.     

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.     

基于时域平面波算法快速求解电大目标瞬态散射特性

基于电磁场时域积分方程（TDIE）数值技术计算电大目标的瞬态散射特性,其计算量和内存需求大。应用时域平面波算法（PWTD）加速求解TDIE,针对算法实现中三个关键步骤,聚集、转移和投射,利用出射表和入射表进行改进。该方法一方面显著降低了内存需求,另一方面通过把PWTD算法中的传统投射方式,改为前向贡献式投射方式,大大减少了投射次数,并且更有利于时间点的对齐,因此提高了计算速度和精度。     

电大尺寸开口腔体电磁散射的子结构法研究

将子结构法与矢量有限元法相结合对无限大接地的三维开口腔体的电磁散射特性进行分析.将原尺寸较大的腔体分解成若干个不重叠的子腔体,在各子腔体内应用矢量有限元法进行分析,在原腔体开口面应用边界积分方程描述.通过求解容量矩阵获得子腔体之间连接边界上的场值,可以快速获得腔体开口面上的场值,极大地减少了存储量和计算量,易于对电大尺寸腔体的电磁散射问题进行分析.数值算例验证了该方法的准确性和高效性.     

MEI系数的快速算法

不变性测试方程法已被证明是解决电磁问题的一种有效方法。目前电大尺寸问题中ＭＥＩ系数的计算已成为一个瓶颈。提出了一个快速算法用于加速ＭＥＩ系数的计算,它使用快速多极子方法计算测试子的散射场,使得ＭＥＩ系数的计算速度从Ｏ（Ｎ＾２）变为Ｏ（Ｎ＾１．５Ｌｏｇ２Ｎ）。     

基于频域广义传输矩阵方法的电磁散射特性分析

多尺度复杂电子系统的电磁场问题难以用单一的计算电磁学方法进行高效数值计算.基于区域分解方法和惠更斯等效原理,提出了频域广义传输矩阵（generalized transition matrix,GTM）方法:将系统分解为多个子模块,通过电场积分方程（electric field integreal equation,EFIE）把各个子模块的电磁特性进行提炼,再考虑所有子模块之间的电磁耦合,计算系统整体电磁场分布.GTM方法把多尺度问题转化为尺度相对比较单一的问题进行处理,在分析各种复合结构、非均匀各向异性介质、大型相控阵天线等电磁散射特性时,提供了灵活的解决方案.论文给出了GTM在手征介质、开口腔体以及Vivaldi相控阵天线电磁特性分析中的应用算例,当未知量个数压缩到原来的十分之一时,GTM计算结果与直接用矩量法（methed of moment,MoM）求解的计算结果非常吻合.GTM可以简洁地表示目标问题的电磁散射特征,与传统MoM相比,大幅度减少了基函数的数量,具有较高的计算精度和效率.