計算電磁學中若干關(guān)鍵技術(shù)的研究.pdf

1、半個世紀以來,計算電磁學(Computational Electromagnetics)獲得了長足的發(fā)展,已經(jīng)逐漸成為解決電磁波問題最為有效的手段。目前其發(fā)展可分為如何求解新的電磁問題與如何提高計算速度兩個方向。本論文的研究工作涉及到上述兩個方向中的若干關(guān)鍵問題,主要可分為三個部分。
　　 第一部分提出了一種新的電磁場積分方程,實現(xiàn)了用單個等效流完成均勻介質(zhì)的電磁散射的計算。比傳統(tǒng)的雙等效流積分方程減少了一半的未知量,同時與普通

2、單等效流積分方程相比,避免了格林函數(shù)導數(shù)的出現(xiàn),顯著降低數(shù)值積分的奇異性。通過計算若干介質(zhì)體的雷達散射截面(RCS),發(fā)現(xiàn)對于高介電常數(shù)的介質(zhì)體,該方程可以提供滿意的精度,最后還分析了該方程成立的物理原因。
　　 第二部分針對計算電磁學對并行計算的需求,使用Nvidia公司最新的顯卡計算架構(gòu)CUDA(compute Unified Device ArchLitecture),對金屬電磁散射問題,編寫了并行填充阻抗矩陣元素的代碼。

3、根據(jù)顯卡獨特的硬件架構(gòu)對代碼做了專門優(yōu)化以提高計算效率。通過與CPU上運行的阻抗矩陣元素填充代碼相比,發(fā)現(xiàn)使用CUDA技術(shù)編寫的代碼不但顯著降低CPU的占用率,而且在計算速度上有11倍的提升。附錄中給出了完整的源代碼
　　 第三部分從麥克斯韋方程出發(fā),完整地推導了一種全新情況下,即多個具有非均勻介電常數(shù)與非均勻?qū)Т怕实慕橘|(zhì)體相互作用時的電磁場積分方程。給出該方程的物理意義,即無論有多少介質(zhì)體,均可視為一個物體進行處理,從而無需認