电磁场积分方程的退化核研究

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为了解决矩量法求解过程中存储量和计算量过大的问题,出现了一系列快速算法,包括基于快速傅里叶变化(FFT)的方法、快速多极子法(FMA)等。其中快速多极子法是运用退化核逼近这一重要思想来达到降低计算复杂度和存储复杂度目的的。快速多极子法可以看作是一种具体的退化核逼近,除此以外,还可以利用其它方法实现退化核逼近,比如泰勒展开、多项式插值等,这些方法也同样能将场源点进行分离来逼近原核函数,从而降低计算量和存储量。本文首先,基于H矩阵理论,提出了对电磁场积分方程核函数进行相位补偿并利用径向基函数插值逼近的方法,从而实现快速计算。在该方法中,将由矩量法分域基函数区域划分为近场区和远场区,对远场区矩阵块的计算利用核函数相位补偿处理再进行径向基函数插值,从而提高了逼近精度与效率,减少了所需存储量和计算量。其次,利用所实现的计算程序分析了导体球、导体圆锥球和NASA杏仁三个模型问题的电磁散射特性。最后,数值结果验证了所提算法的正确性与有效性,表明了H矩阵快速算法可降低求解该积分方程的计算量与存储量,二者的复杂度均接近Ο N logN。本文的研究内容说明利用合适的退化核近似方法结合H矩阵技术,可以构建高效率的电磁场问题快速求解方法。
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