大规模周期结构电磁散射SED高效精确分析

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首先,针对混合有限元法的简化子全域基函数矩量法(SSED-MoM/FEM)分析大规模周期阵列结构时效率较低的问题,本文采用二阶Mur吸收边界、非均匀网格剖分以及共轭梯度与快速傅里叶变换结合(CG-FFT)算法进行加速。首先应用二阶Mur吸收边界,缩小了基于总场-散射场划分技术的有限元法的计算区域,从而降低计算目标单元时未知量的数目;然后通过使用非均匀网格对计算目标进行加密剖分,其他计算区域采用满足计算精度的相对粗网格剖分,进一步减少了未知数。矩量法部分采用CG-FFT快速算法减少阵列分析时矩阵填充的元素数目,并且对求解矩阵时的矩阵向量乘进行加速,极大地提高了计算效率。基于混合算法思想,首先利用加速后的有限元算法分别计算出介质平板、微带贴片天线、频率选择表面单元、金属立方体目标输出边界上的电磁流分布;然后,根据有限元算法中提取的输出边界的电磁流分布,使用加速后的简化子全域基函数矩量法分析由以上单元组成的周期阵列的电磁散射特性;最后,从计算效率和计算精度两个方面对加速前后的算法进行了分析。其次,针对子全域基函数矩量法在处理强耦合周期阵列时精度较低的问题,提出了多重网格划分技术,通过灵活控制子全域基函数网格划分的密度,分别在精确的子全域(ASED)基函数方法和简化的子全域(SSED)基函数方法中应用多重网格划分技术,达到所需的计算精度。计算了由强耦合单元金属立方体组成的周期阵列的雷达散射截面,并且通过提取阵列中心金属立方体单元上表面的电流分布来对比改进前后的子全域基函数算法的计算精度。本文从计算效率和计算精度两个方面对课题组所提出的SSED-MoM/FEM混合算法以及子全域基函数矩量法进行了改进,为后续的复杂周期结构的高效精确分析奠定了基础。
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