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《电子科技大学》 2010年
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计算电磁学中的径向基无网格法

赖生建  
【摘要】:无网格法是基于节点而不是网格的新型数值算法,是当前数值算法前沿研究领域。本文把径向基无网格法应用于三大电磁问题——静场、时谐场和瞬态场问题中微积分方程的数值计算,并研究在这些计算中的关键技术,初步建立基于径向基无网格法的电磁学数值计算体系,拓展计算电磁学的算法领域。 首先介绍了采用直接法和间接法的径向基函数插值方式;从加权余量法原理出发研究了通用算子方程的径向基无网格法原理;通过研究奇异配置点处径向基函数(直接法)和形函数(间接法)的特性出发,分析径向基无网格法在三大电磁问题中各类型微积分方程的计算特点。 静场问题中的径向基无网格法。推导了Poisson方程的径向基无网格法离散格式,以金属槽实例详细分析径向基无网格法计算规律和各种影响因素。从径向基无网格的直接法和间接法的构造矩阵特性分析它们是等价的和“预处理”的关系。采用共形节点和多尺度节点等节点技术能有效提高计算精度和计算效率。采用径向基无网格的区域分解法解决计算矩阵的条件数大和计算效率低的问题。对静场问题中的电荷积分方程用径向基无网格法离散处理,并计算了一维带电导体棒和二维电荷平板问题。 时谐场问题中的径向基无网格法。推导波导中二维Helmholtz方程的径向基无网格法离散格式,以矩形波导实例详细分析径向基无网格法的计算规律和各种影响因素。通过曲边界和奇异边界的波导仿真实例,说明径向基无网格法可以简洁而通用地计算波导问题。对特殊的球谐振腔中Helmholtz方程和模式边界条件进行处理后,径向基无网格法能有效计算球谐振腔的各简并模式。推导了电磁辐射的Hallen、Pocklington方程和散射的TM、TE极化MFIE、EFIE方程的径向基无网格法离散格式,对阻抗矩阵元素包含径向基函数的奇异性积分进行了有效处理,通过对各电磁辐射散射问题的实例进行仿真,详细分析了径向基无网格法的计算规律和各种影响因素。 瞬态场问题中的径向基无网格法。推导了时域波动方程和一维、二维时域Maxwell方程组的径向基无网格法离散格式,分析了径向基无网格法的稳定性、节点色散误差、截断边界和激励源等时域问题进行数值计算的各关键技术,得到仿真中各参数之间的关系及其完备的仿真过程,其节点色散具有各向同性的色散特征,因此点源激励的波是同心圆方式传播。通过一维、二维的各仿真实例验证算法分析过程。
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:O441;O411

【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 吕士钦;RBF配点法在多层介质热传导反问题中的应用研究[D];太原理工大学;2013年
2 刘泽辉;雾霾影响下的直流输电线路离子流场分布及绝缘子污秽特性研究[D];重庆大学;2014年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 刘颖;无网格法在电磁场数值计算中的应用研究[D];南京航空航天大学;2012年
2 吴纪泽;电磁积分方程无网格方法的研究[D];南京理工大学;2013年
3 郭小娟;无网格方法在电磁散射中的应用研究[D];南京理工大学;2014年
4 李小东;基于径向基函数的无单元法在重磁电二维正演中的应用[D];中国地质大学(北京);2014年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前6条
1 宋康祖;张雄;陆明万;;MESHLESS METHOD BASED ON COLLOCATION WITH CONSISTENT COMPACTLY SUPPORTED RADIAL BASIS FUNCTIONS[J];Acta Mechanica Sinica;2004年05期
2 赖生建;王秉中;黄廷祝;;共享内存系统中高效并行FDTD计算方案[J];电子科技大学学报;2010年05期
3 张善杰,沈耀春;任意偏心率椭圆波导的本征模序列[J];电子学报;1994年03期
4 尹华杰,余海涛;频域电磁计算中的无网格法(英文)[J];华南理工大学学报(自然科学版);2005年08期
5 张伟;丁睿;;Helmholtz问题具径向基函数的无网格法[J];苏州大学学报(自然科学版);2007年01期
6 赖生建;王秉中;;Progress of Expert Systems in Electromagnetic Engineering[J];Journal of Electronic Science and Technology of China;2005年04期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 赖生建;王秉中;段勇;;无网格法在时域电磁场中的应用[A];2007年全国微波毫米波会议论文集(上册)[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 张勇;计算电磁学的无单元方法研究[D];华中科技大学;2006年
2 张淮清;电磁场计算中的径向基函数无网格法研究[D];重庆大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 张晓春;脊波导中主模及各高次模k_c的CAD计算[D];电子科技大学;2003年
2 李灵侠;电磁散射的无网格方法研究[D];西安电子科技大学;2007年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 赵佳;吴先良;程媛;;MLC-FDTD在波导带通滤波器设计中的应用[J];安徽大学学报(自然科学版);2008年02期
2 张伟星;正交各向异性薄板计算新方法[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2000年02期
3 张伟刚;;弹性地基上钢筋混凝土板计算新方法[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2006年02期
4 张伟刚;;钢筋混凝土板分析的边界无单元法[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2006年03期
5 任学军;;改进型无网格Galerkin法与有限元法的耦合及其应用研究[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2010年05期
6 宋康祖;张雄;陆明万;;MESHLESS METHOD BASED ON COLLOCATION WITH CONSISTENT COMPACTLY SUPPORTED RADIAL BASIS FUNCTIONS[J];Acta Mechanica Sinica;2004年05期
7 A.K. Soh;H.C. KIM;J.J. Lee;;Analysis of piezoelectric ceramic multilayer actuators based on an electro-mechanical coupled meshless method[J];Acta Mechanica Sinica;2006年01期
8 ;Application of MLPG in large deformation analysis[J];Acta Mechanica Sinica;2006年04期
9 Serge Cescotto;Barbara Rossi;;A natural neighbour method based on Fraeijs de Veubeke variational principle for materially non-linear problems[J];Acta Mechanica Sinica;2009年01期
10 C. Zheng;X. H. Tang;J. H. Zhang;S. C. Wu;;A novel mesh-free poly-cell Galerkin method[J];Acta Mechanica Sinica;2009年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 吴琼;;人工神经网络在基片集成波导滤波器设计中的应用[A];安徽省第五届“兴皖之光”青年学术年会论文集(工科卷)[C];2005年
2 黎志坚;程紫燕;;任意极化平面波的矢量波函数展开[A];1987年全国微波会议论文集(上)[C];1987年
3 唐志荣;袁敬闳;;有限宽度叉指换能器电容的计算[A];1987年全国微波会议论文集(上)[C];1987年
4 潘宗达;;椭圆带状线和椭圆同轴线[A];1995年全国微波会议论文集(上册)[C];1995年
5 褚庆昕;梁昌洪;;内圆外方同轴线及同轴腔的小孔耦合[A];1995年全国微波会议论文集(上册)[C];1995年
6 朱艳英;沈军峰;窦红星;魏勇;徐雪楠;;用计算全息法获取高阶类贝塞尔空心光束[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
7 王杰光;肖明贵;刘宝臣;;滑动最小二乘近似函数的拟合特性及其应用[A];第十一届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ卷[C];2002年
8 刘岩;韩耀宗;张雄;陆明万;;Hermite型径向点插值无网格法[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(下)[C];2005年
9 高凌天;刘凯欣;刘颖;;无网格方法在冲击动力学中的应用[A];计算爆炸力学进展[C];2006年
10 苑维然;陈璞;刘凯欣;;带有双重循环展开的非对称稀疏线性方程组快速直接解法[A];计算爆炸力学进展[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 孙顺凯;流体力学方程与扩散方程有限点方法的若干研究[D];中国工程物理研究院;2010年
2 郑兴;SPH方法改进研究及其在自由面流动问题中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 张忠;固体炸药冲击起爆的物质点法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 刘少刚;基于单一平面电容传感器的木材含水率检测系统研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
5 徐刚;不规则波中浮体二阶水动力时域数值模拟[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 邓鹤鸣;雷电冲击电压下两相体放电特性研究[D];华中科技大学;2010年
7 易煦农;人工电磁材料的光学特性及应用研究[D];华中科技大学;2010年
8 杨庆年;武汉地铁车站深基坑变形特性分析[D];华中科技大学;2010年
9 李学识;基于表面波驱动的等离子体天线及其阵列技术研究[D];华南理工大学;2010年
10 张祖军;无网格法及其在注塑充填数值分析中的应用[D];华南理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 隋晓艳;有限点法在地下水稳定流模拟中的应用[D];辽宁师范大学;2010年
2 刘婷;用无网格Galerkin法求解地下水流拟三维问题[D];辽宁师范大学;2010年
3 陈娟;水下爆炸冲击载荷的SPH算法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 刘兴鹏;基于微波同轴谐振腔物料密度测量技术的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 王化宇;基于时域有限差分法的微带结构电磁兼容研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 刘肖峰;基于MOM的天线耦合研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 王自娟;水声对抗若干关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 邢荣荣;双基地混响建模仿真及混响背景下的目标检测[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 刘玚;面向机身颤振模型的结构拓扑优化方法研究[D];大连理工大学;2010年
10 韩延鹏;基于二元B样条的某些数据拟合方法[D];大连理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 苗润忠;光滑的等值线生成算法[J];长春理工大学学报;2004年01期
2 顾洪连;;国产玻璃绝缘子的发展现状及技术水平[J];电瓷避雷器;2007年05期
3 刘素贞,杨庆新,陈海燕,寇晓东;无单元法在电磁场数值计算中的应用研究[J];电工技术学报;2001年02期
4 姚立海,章锦腾;电磁场数值计算的无网格算法[J];大电机技术;2003年06期
5 林龙凤,尹华杰;无网格伽辽金法在电磁场数值计算中的应用[J];电机电器技术;2002年06期
6 倪培宏,杨仕友;无网格伽辽金法及其在电磁场数值计算中的应用[J];电机与控制学报;2003年01期
7 尹华杰;无网格法及其在电磁场计算中的应用展望[J];电机与控制学报;2003年02期
8 赵美玲,聂玉峰,左传伟;电磁场计算中的无网格局部Petrov-Galerkin方法[J];电机与控制学报;2005年04期
9 丁平;张勇;邵可然;;虚拟边界径向基配点法求解电磁场问题[J];电机与控制学报;2007年02期
10 张立峰;王化祥;辛秀;;基于无网格法的电容层析成像正问题的仿真研究[J];电力科学与工程;2006年02期
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 罗兆楠;直流输电线路邻近建筑物时合成电场计算方法及其应用研究[D];华北电力大学(北京);2011年
2 张淮清;电磁场计算中的径向基函数无网格法研究[D];重庆大学;2008年
3 胡晓毅;工业数学中关于热传导方程应用的若干反问题及其数值解法[D];复旦大学;2009年
4 刘红丽;室内悬浮颗粒物浓度与粒径分布测量方法研究[D];华中科技大学;2009年
5 庄伟;平面分层介质结构的快速电磁算法研究[D];南京理工大学;2009年
6 李恒真;高压输电线路外绝缘动态积污机理及在线监测研究[D];华南理工大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 李灵侠;电磁散射的无网格方法研究[D];西安电子科技大学;2007年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘素贞,杨庆新,陈海燕,寇晓东;无单元法在电磁场数值计算中的应用研究[J];电工技术学报;2001年02期
2 谢德馨,唐任远,王尔智,白保东;计算电磁学的现状与发展趋势——第14届COMPUMAG会议综述[J];电工技术学报;2003年05期
3 谢德馨,唐任远;计算电磁学近年来的若干重要成果——第15届COMPUMAG会议概述[J];电工技术学报;2005年09期
4 杨庆新;刘素贞;陈海燕;;三维无单元伽辽金法及其在电磁场数值分析中的应用(英文)[J];电工技术学报;2006年09期
5 姚立海,章锦腾;电磁场数值计算的无网格算法[J];大电机技术;2003年06期
6 倪培宏,杨仕友;无网格伽辽金法及其在电磁场数值计算中的应用[J];电机与控制学报;2003年01期
7 尹华杰;无网格法及其在电磁场计算中的应用展望[J];电机与控制学报;2003年02期
8 赵美玲,聂玉峰,左传伟;电磁场计算中的无网格局部Petrov-Galerkin方法[J];电机与控制学报;2005年04期
9 丁平;张勇;邵可然;;虚拟边界径向基配点法求解电磁场问题[J];电机与控制学报;2007年02期
10 龙毅,徐军,朱汉清;规则区域上Helmholtz方程的一种快速算法[J];电子科技大学学报;1999年04期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 夏茂辉;贾延;刘才;;基于径向基函数的点插值(RPIM)无网格法[J];燕山大学学报;2006年02期
2 缪丹云;胡爱田;骆少明;;基于MLS无网格思想的数值流形方法[J];机电产品开发与创新;2007年04期
3 李萍;秦新强;禹海青;张爱君;;用加权最小二乘无网格法求解抛物方程[J];重庆工商大学学报(自然科学版);2008年01期
4 潘徐杰;张怀新;孙学尧;;一种适用于移动粒子半隐式法的自由表面识别方法[J];上海交通大学学报;2010年01期
5 丁冲;张士民;;无网格法在土质边坡稳定工程中的应用[J];山西建筑;2011年08期
6 张莺;崔阳;孙威;;关于配点型无网格法程序实现问题的讨论[J];山西建筑;2007年03期
7 孙中国;席光;项利峰;;不可压缩流动的移动粒子半隐式法数值模拟[J];应用力学学报;2007年03期
8 杜烨;汤红卫;王卫东;;边界奇异权法在复合型裂纹计算中的应用[J];山东大学学报(工学版);2008年03期
9 张晶;;矩形薄膜的横向自由振动研究[J];武汉船舶职业技术学院学报;2009年03期
10 汪学海;李永献;赵翠琴;;基于改进移动最小二乘近似的杂交边界点法[J];许昌学院学报;2010年05期
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1 王宇新;;无网格法的三维前后处理系统设计[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(下)[C];2007年
2 李小林;祝家麟;;定常Stokes问题的无网格Galerkin方法[A];第五届全国青年计算物理学术交流会论文摘要[C];2008年
3 秦荣;;样条无网格法及其应用[A];第十一届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ卷[C];2002年
4 张延军;;一种新型无网格法——IMLS方形域法[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(下)[C];2007年
5 王东东;;岩土材料破坏分析的高效无网格法研究[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(下)[C];2007年
6 胡金华;程广利;;无网格法研究水声散射问题[A];泛在信息社会中的声学——中国声学学会2010年全国会员代表大会暨学术会议论文集[C];2010年
7 王东东;;稳定高效伽辽金无网格法及其应用[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
8 王东东;;无网格法中的稳定点积分方法[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(下)[C];2005年
9 姚林泉;王璠;黄娟;;改进广义移动最小二乘近似无网格法及其在平面压电问题中的应用[A];第三届全国压电和声波理论及器件技术研讨会论文集[C];2008年
10 赖生建;王秉中;段勇;;无网格法在时域电磁场中的应用[A];2007年全国微波毫米波会议论文集(上册)[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 阳恩会;电磁场无网格分析方法及纸基高频感应封合系统研究[D];上海交通大学;2009年
2 张祖军;无网格法及其在注塑充填数值分析中的应用[D];华南理工大学;2010年
3 李鹏;基于无网格的二维结构—声耦合问题新计算方法研究[D];华中科技大学;2012年
4 夏平;无网格局部径向点插值法及其在中厚板问题中的应用[D];湖南大学;2009年
5 黄哲聪;杂交型无网格法研究与应用[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2008年
6 高洪芬;复变量无网格流形方法研究[D];上海大学;2010年
7 李晓春;小湾水电站坝肩岩体裂隙网络渗流的三维网络与无网格法耦合模型研究[D];吉林大学;2005年
8 曾祥勇;筏板基础无网格计算方法及其在考虑上部结构共同作用分析中的应用[D];重庆大学;2007年
9 张见明;一种新的边界类型无网格法[D];清华大学;2002年
10 杨昌棋;力学测试与计算中的若干技术研究[D];重庆大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王德华;无网格伽辽金—有限元耦合法研究及应用[D];燕山大学;2010年
2 刘婷;用无网格Galerkin法求解地下水流拟三维问题[D];辽宁师范大学;2010年
3 郑保敬;基于滑动Kriging插值的无网格局部Petrov-Galerkin法研究[D];太原科技大学;2010年
4 陈瑜;RPIM无网格法计算精度的研究及应用[D];燕山大学;2010年
5 井璐璐;功能梯度材料的无网格Kriging法研究[D];太原科技大学;2011年
6 苑素玲;无网格法及其在汽轮机转子结构分析中的应用研究[D];华北电力大学(河北);2003年
7 帅映勇;基于紧支径向基函数和小波基函数的无网格法[D];河海大学;2001年
8 隋晓艳;有限点法在地下水稳定流模拟中的应用[D];辽宁师范大学;2010年
9 刘昕;薄板屈曲分析的HRBF无网格法[D];苏州大学;2010年
10 王英霞;等离子体作用下内弹道过程的数值模拟[D];南京理工大学;2010年
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