高阶吸收边界条件及有限元方法解电磁边值问题

被引量 : 0次 | 上传用户:a11564877
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
现今电磁场工程的应用领域已经相当广泛,伴随着计算机技术的发展,计算电磁学中寻求一种高效精确的电磁数值计算方法成为电磁领域里研究的重点。比如:飞机、导弹等这种二维和三维结构体的散射问题,天线辐射和传播问题,相控阵天线,非均匀和频率相关材料等等。本文主要研究了一种高阶吸收边界条件(ABC)及其对计算精度的影响,一维二阶插值函数的电磁边值问题有限元方法(FEM)求解,二维线性插值函数电磁边值问题的有限元方法求解电磁场分布。电磁问题中的边界条件对场的求解精度和效率都有影响。应用吸收边界条件的有限元方程矩阵具有稀疏性,如果处理好吸收边界条件可以得到高精度的解。本文首先重点研究了穿透条件(TC)和吸收边界条件;假设模拟一个吸收边界的穿透平面,然后从最基本的麦克斯韦方程组理论出发推导出穿透条件,通过对这个穿透条件做近似处理得到不同阶的吸收边界条件;对吸收边界条件的精确度进行了分析,编程模拟了一个矩形波导模型的一阶、二阶、三阶吸收边界条件对反射系数精度的影响和最佳吸收角度的关系。接着研究了有限元二阶插值函数的应用;将一阶、二阶插值函数、解析解计算结果进行对比,并给出了二阶在不同单元个数的情况下的百分误差;从对比和百分误差可以看到高阶插值函数确实对有限元方法解的精确度有显著的影响。随后主要进行了二维电磁边值问题的有限元方法求解,从原理公式详细的推导,包括区域离散、插值函数的建立与选择、伽辽金逼近加权残值法的近似,到单位向量矩阵和向量的表达式的推导,矩阵向量的组合过程。最后基于有限元方法编程计算了圆柱散射体的二维电磁场分布;对二维情况下吸收边界条件的公式进行推导,着重解决如何叠加吸收边界条件解方程并最后编程计算实现;给出了圆柱散射体贝塞尔函数(Bessel)和汉克尔函数(Hankel)列表函数解析解;最后将有限元方法计算结果和列表函数解析解编程得出的数值计算结果进行相关参数对比分析,从而提出了相关参数优化指标,获得高精度的解。本文对当今计算电磁领域里研究的热点—高阶吸收边界条件及有限元方法求解电磁边值问题进行了基础研究,并结合矩形波导一维高阶插值函数和二维电磁边值问题的应用展示证明了处理好吸收边界条件的有限元方法解电磁边值问题的优势和潜力。
其他文献
<正>一、矮化密植栽培技术1.园地选择新建果园要选择土层深厚、光照充足、远离污染源的地方。灌溉水质要洁净,果园通风透光条件要好,在加强肥水管理的基础上,培育壮树,提高树
党的十八大以来,以习近平为总书记的中共中央领导集体全面深化改革,并要求党员干部坚持正确政绩观,将中国共产党的政绩思想提升到一个新的高度。本研究阐述了正确政绩观的三
《西游降魔篇》延续了周星驰一贯的无厘头风格,以充满创意的想象力塑造了鲜明而独特的妖魔形象。本文通过对《西游·降魔篇》中妖魔形象的分析,延伸至周星驰的"西游"系列电影
一、绘画作品复制我国自古就有绘画作品复制的行当,题材限定在临摹书画作品,对于近代印刷行业而言,20世纪五六十年代开始涉及高仿真艺术品复制工作,如北京荣宝斋、北京新华印刷厂
使用傅里叶变换方法提出一种变水头作用下承压含水层地下水波动通用解析解,并基于叠加算法,探讨上述通用解析解在"L形"和非"L形"河口海岸地表水-地下水交互作用解析中的应用.
深部岩体处于"三高"环境下,表现出不同于浅埋岩体的性质,其变形破裂规律更为复杂(分区破裂、片帮、塑性流动、岩爆等),为了准确描绘深部隧道围岩变形破裂规律,采用PFC从微观角度
目的:探讨超声引导经皮肾盂造瘘治疗恶性肿瘤所致梗阻性肾功能衰竭的临床价值。方法:对2012年6月至2015年5月中山大学附属东华医院29例因恶性肿瘤导致急性梗阻性肾功能衰竭的
盐酸曲马多(Tramadol hydrochloride)是一种中枢性镇痛剂,广泛应用于治疗手术后及其他原因所致的中度至重度疼痛。同时,该药物也被用于强制性戒毒人员的治疗剂。一项调查显示
<正>当前,"四个全面"已经成为党和国家最重要指导思想和战略布局。其中,全面依法治国又是重头戏。那么,在全面依法治国当中,作为国家权力机关的人大又应该如何作为呢?这是一
编者按:今年是北京大学教授沈宗灵先生从教50周年。几十年来,沈先生诲人不倦,潜心著述,淡泊名利,为新中国的法理学研究做出了不朽的贡献。值此沈先生从教50周年之际,本刊专门发表先生的