基于有限元法的混合技術(shù)及其在復(fù)雜電大腔體電磁分析中的應(yīng)用.pdf

1、該文以EB-FEM為基礎(chǔ),以電大尺寸復(fù)雜腔體的電磁特性為分析對(duì)象,對(duì)EB-FEM與迭代物理光學(xué)法(IPO)、區(qū)域分解法(DDM)、阻抗邊界條件(IBC)、完全匹配層(PML)和Mur吸收邊界條件的結(jié)合算法以及具有非完純導(dǎo)體邊界的IPO理論模型進(jìn)行了研究.文中還討論了一些內(nèi)存緊縮技術(shù)及EB-FEM方程組的快速求解方法.論文主要包括以下內(nèi)容:將迭代物理光學(xué)法(IPO)的子域連接法與EB-FEM相結(jié)合,提出了一種新的混合方法—IPO/FEM法

2、.建立了IPO/FEM混合法數(shù)學(xué)模型,并將其應(yīng)用于分析電大尺寸復(fù)雜結(jié)構(gòu)腔體的電磁散射特性.討論了有限元方程組系數(shù)矩陣的壓縮存儲(chǔ)技術(shù)和其它一些內(nèi)存緊縮方法,節(jié)省了大量的內(nèi)存消耗.有限元方程組采用雙共軛梯度法進(jìn)行求解,通過對(duì)稱超松弛迭代對(duì)方程組系數(shù)矩陣的性態(tài)進(jìn)行改善,提高了雙共軛梯度法的求解速度和迭代算法的穩(wěn)定性.將迭代物理光學(xué)(IPO)法推廣到非完純導(dǎo)體邊界目標(biāo)的電磁散射特性分析中,建立了具有阻抗邊界的IPO理論模型,并應(yīng)用這種推廣的IP

3、O方法分析幾何結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的電大尺寸介質(zhì)涂敷腔體的電磁散射特性.在此基礎(chǔ)上,將改進(jìn)的IPO與FEM相結(jié)合對(duì)工程實(shí)際中所常見的具有復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)終端的電大尺寸介質(zhì)涂敷腔體的電磁散射特性進(jìn)行分析.由于介質(zhì)涂敷區(qū)域可以直接應(yīng)用IPO進(jìn)行處理,避免了采用EB-FEM進(jìn)行研究,節(jié)省了大量的計(jì)算時(shí)間和內(nèi)存消耗.討論了介質(zhì)涂敷表面的格林函數(shù)求解方法,將其應(yīng)用于推廣的IPO方法中可以進(jìn)一步提高該方法的計(jì)算精度.研究了區(qū)域分解法(DDM)與EB-FEM、邊界積

4、分方程(BIE)法相結(jié)合的混合算法-DDM/FEM-BIE方法.討論了重疊DDM、非重疊DDM和超松弛DDM的迭代過程及其在EB-FEM中的應(yīng)用.采用這種混合方法對(duì)電大尺寸三維開口腔體的電磁散射特性進(jìn)行了分析,從而為應(yīng)用低頻方法分析電大尺寸目標(biāo)提供了一條新的途徑.在此基礎(chǔ)上,將DDM與EB-FEM、物理光學(xué)法、物理繞射理論相結(jié)合,分析了帶有深腔的電大尺寸三維導(dǎo)體目標(biāo)的電磁散射特性.將完全匹配層(PML)應(yīng)用到EB-FEM中對(duì)波導(dǎo)介質(zhì)不連