【摘要】：由于時(shí)域有限差分(FDTD)方法在電磁計(jì)算時(shí)可以對(duì)所計(jì)算的電磁問題進(jìn)行直觀的描述,并且易于編程仿真,使其已經(jīng)成為電磁仿真計(jì)算領(lǐng)域一種重要的數(shù)值方法。然而,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,該方法對(duì)計(jì)算效率和精度的要求越來越高,在實(shí)際電磁仿真時(shí),傳統(tǒng)FDTD方法由于受到建模模型復(fù)雜程度的限制,嚴(yán)重影響該方法的適用范圍。因此,為了擴(kuò)大建模的工程實(shí)際適用范圍,本文結(jié)合幾種流行的商用建模軟件,研究了一種復(fù)雜模型多階精度FDTD建模方法。在回顧和總結(jié)FDTD建模方法研究的基礎(chǔ)上,研究了一種新的基于三角面元的FDTD網(wǎng)格建模方法,該方法利用商用建模軟件生成的三角面元為轉(zhuǎn)化媒介,生成FDTD網(wǎng)格模型,并對(duì)之進(jìn)行優(yōu)化處理驗(yàn)證,最終達(dá)到工程建模需求。該方法解決了多部件復(fù)雜材料目標(biāo)FDTD建模問題、模型內(nèi)部含有空腔的FDTD建模問題及自由選取模型空間大小問題。同時(shí),通過將該方法建模的結(jié)果CAD可視化,從而驗(yàn)證了復(fù)雜模型建模算法的正確性,并通過典型目標(biāo)的雷達(dá)散射截面的計(jì)算結(jié)果與MIE級(jí)數(shù)解相對(duì)比,驗(yàn)證了該建模方法的準(zhǔn)確性及實(shí)用性。隨后,在前述的建模方法上進(jìn)一步研究了一種新的多階精度建模方法。即將一個(gè)正常大小的網(wǎng)格(一階精度網(wǎng)格)按邊長(zhǎng)一半的規(guī)則分割成八個(gè)小網(wǎng)格(二階精度網(wǎng)格),從而提高模型的精確度及分辨率。對(duì)于模型中普通的部件,選用一階精度網(wǎng)格降低內(nèi)存消耗,而對(duì)于小部件或者特殊材料的部件,采用二階精度網(wǎng)格提升模型的分辨率,展示該部件的細(xì)節(jié)特征,最后對(duì)不同精度的部件整合堆疊,輸出最終的多階精度建模文件。依據(jù)上述思想,可將一個(gè)二階精度網(wǎng)格八等分,即得到了三階精度網(wǎng)格,以此類推,最終實(shí)現(xiàn)多階精度建模方法。該方法最后將結(jié)合CAD可視化,驗(yàn)證建模的正確性。最后,為了將多階精度建模方法應(yīng)用到FDTD電磁散射計(jì)算中,本文研究了基于LOD5-FDTD方法的二階精度電磁散射算法。詳細(xì)研究了二階精度網(wǎng)格下電磁場(chǎng)的具體轉(zhuǎn)換方法,以及各個(gè)電磁場(chǎng)分量在二階精度下的具體迭代公式。通過金屬球算例與MIE級(jí)數(shù)解對(duì)比,驗(yàn)證算法的正確性,通過復(fù)雜模型不同部件二階精度的選取,驗(yàn)證二階精度算法能夠提升電磁散射運(yùn)算的準(zhǔn)確度。
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TN011

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2756432