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《西安电子科技大学》 2010年
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复杂媒质的电磁特性分析及快速算法研究

卿君  
【摘要】:复杂媒质的电磁特性分析在现代工程研究领域具有很重要的理论和现实意义。复杂媒质由于其本构关系比一般的各向同性媒质更为复杂,有着许多一般媒质所不具有的电磁特性,吸引了很多学者的研究。复杂媒质多为人工合成材料,工艺复杂、难度大、实验成本高且周期长。而采用数值仿真的方法对其进行研究可以有效降低成本,缩短研发周期,并且能够保证产品的可靠性。近年来,随着计算机和现代科学技术的发展,如何准确分析复杂媒质目标物体的电磁特性,一直是计算电磁学的研究热点。本文基于矩量法对双各向同性媒质进行了分析,并与文献结果进行了对比,验证了算法和程序的有效性和正确性。 矩量法是一种分析计算电磁散射问题非常有效方法,其将复杂的电磁边界值问题转换成一个稠密矩阵的计算问题。对于矩阵方程的迭代求解而言,除共轭梯度方法(CG)外,比较常用的方法就是广义最小余量法(GMRES)。但GMRES方法所需存储空间太大,因此在实际中都采用的是重新启动的广义最小余量法(GMRES(m))。而GMRES(m)每当重启动后就无法保证前面计算所得的子空间的正交性,从而无法维持线性收敛曲线,因此在应用中都采用一些加速技术来加快GMRES(m)的收敛。影响迭代算法收敛速度的主要原因在于系数矩阵的性态,而紧缩技术可以有效地消除阻碍收敛性的最小特征值的影响,从而改善系数矩阵的条件数,因此本文采用了紧缩重新启动的广义最小余量法(GMRES-DR(m,k)),数值结果表明它可以极大地加速迭代算法的收敛,相比于GMRES(m)方法节省约一倍时间。本文也对灵活的广义最小余量法(FGMRES)进行了研究对比,数值结果验证了其有效性。 预条件技术是一种被广泛用于改善矩阵性态、加速迭代算法收敛的技术。本文采用了快速算法——多层格林函数插值(MLGFIM)算法迭代求解线性方程组。在求解过程中,系数矩阵Z是不完全填充,因此预条件的构建都是基于近阻抗矩阵元素。本文深入研究了近场稀疏近似逆预条件(SAI),数值结果验证了这种预条件的有效性。若原系数矩阵的逆与矩阵的所有元素都耦合紧密,这种仅利用近矩阵元素构造的稀疏化预条件矩阵将丢失了原始稠密矩阵中全局耦合的信息,从而一定程度上影响了预条件算子的性能。因此本文将特征谱预条件与二阶预条件思想结合,构造二阶特征谱预条件,从而消除SAI预条件后的矩阵小特征值的影响,以达到恢复全局信息的目的,数值结果验证了该预条件的有效性。
【学位授予单位】:西安电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:O441.4

【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 黄宏健;宽频带多角度的快速矩量法分析[D];西安电子科技大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 郭辉萍;刘学观;殷红成;巢增明;黄培康;;电磁媒质本构关系公理化约束[J];中国科学G辑:物理学、力学、天文学;2005年06期
2 刘学观,郭辉萍,殷红成,巢增明,黄培康;电磁媒质的本构关系与分类[J];系统工程与电子技术;2005年03期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 丁大志;复杂电磁问题的快速分析和软件实现[D];南京理工大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 熊丽;GMRES迭代算法的加速技术在快速傅立叶变换分析介质散射中的应用[D];南京理工大学;2006年
2 曹海平;复杂媒质的电磁特性分析[D];南京理工大学;2008年
3 袁琼琨;复杂介质球对任意方向入射高斯波束的散射[D];西安电子科技大学;2010年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 丁文国,张华;基于场景平面诱导单应对Sherman-Morrison公式的证明[J];安徽大学学报(自然科学版);2004年04期
2 程锦荣;丁振锋;汪志;王晓;方兴;;求解线性和非线性方程组的一种通用算法[J];安徽大学学报(自然科学版);2008年02期
3 杜慧,李哲英,骆丽;任务模型及MCTL系统中存储结构的研究[J];北方工业大学学报;2004年01期
4 杨怀志;孙厚军;于伟华;吕昕;;基于三维有限元法的MEMS毫米波滤波器设计[J];兵工学报;2008年01期
5 刘宏;闵曙辉;;序列图像的高精度面绘制方法[J];中国传媒大学学报(自然科学版);2010年03期
6 徐建强;姜广峰;;二重自由构形导子基的一个算法[J];北京化工大学学报(自然科学版);2006年06期
7 陈明;李威;;多边时滞脉冲反馈方法控制开关到达系统的混沌[J];北京化工大学学报(自然科学版);2008年06期
8 邓楚强;盛新庆;;两种积分方程法求解均匀介质体散射问题的比较[J];北京理工大学学报;2008年10期
9 张晓燕;盛新庆;;介质粗糙面上目标后向散射的高效混合算法[J];北京理工大学学报;2010年04期
10 尹非;盛新庆;;一种运用多层不完全LU分解预处理的时域有限元方法[J];北京理工大学学报;2011年12期
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1 杜建镔;宋先凯;;基于声学准则的阻尼材料分布优化设计[A];结构及多学科优化工程应用与理论研讨会’2009(CSMO-2009)论文集[C];2009年
2 黄拳章;郑小平;;求解混合边界板弯问题的Trefftz边界配点法[A];北京力学会第14届学术年会论文集[C];2008年
3 彭朕;盛新庆;;介质填充波导高次模求解的快速边缘元算法[A];2005年海峡两岸三地无线科技学术会论文集[C];2005年
4 韦韩;袁吉鸿;王克海;李茜;;桥梁结构抗震计算可视化系统研究[A];第16届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅲ册)[C];2007年
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8 张庆华;倪春;刘全刚;;一种高精度高效率求解RCS的方法[A];2009年全国天线年会论文集(上)[C];2009年
9 ;Preconditioned Iterative Methods in Solving Discretized EFIE[A];2005'全国微波毫米波会议论文集(第二册)[C];2006年
10 刘锋;周东明;蔡明娟;任猛;何建国;;一种基于Duffy变换的电场奇异积分处理方法[A];2005'全国微波毫米波会议论文集(第二册)[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 芮锡;旋转结构体电磁问题的高效分析与应用[D];电子科技大学;2010年
3 荆燕飞;线性方程组迭代法与预条件技术及在电磁散射计算中的应用[D];电子科技大学;2010年
4 任志刚;预条件算法及在电磁场数值模拟中的应用[D];电子科技大学;2010年
5 赖生建;计算电磁学中的径向基无网格法[D];电子科技大学;2010年
6 黄卓红;PDE离散方程组和鞍点问题的预处理方法[D];电子科技大学;2010年
7 仲妍;大型稀疏线性方程组并行求解及预处理技术研究[D];国防科学技术大学;2010年
8 杨雪榕;卫星跟飞编队控制问题研究[D];国防科学技术大学;2010年
9 尹文禄;高阶矢量有限元方法在电磁领域中的研究及应用[D];国防科学技术大学;2010年
10 向道朴;微多普勒回波模拟与微动特征提取技术研究[D];国防科学技术大学;2010年
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1 李东起;基于VxWorks的水下目标探测跟踪研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 刘肖峰;基于MOM的天线耦合研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 杨洋;含模糊参数不可修复系统的模糊可靠性研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
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5 杨忠祥;利用双频GPS观测值分析高原(昆明)地区电离层TEC周日变化特性[D];昆明理工大学;2008年
6 孙礼俊;常微分方程的有限差分方法及其简单应用[D];安徽大学;2010年
7 夏灿;介质目标电磁散射特性的矩量法分析[D];安徽大学;2010年
8 叶珍;微波管输入输出窗及任意结构腔体有限元理论与CAD技术[D];电子科技大学;2011年
9 邢立丹;PML吸收边界条件在波导不连续性问题中的应用[D];电子科技大学;2011年
10 黄明红;FDTD方法在半空间散射问题中的应用[D];西安电子科技大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 万继响,张玉,项铁铭,梁昌洪;FMM结合改进自适应MBPE技术快速求解单站RCS[J];电波科学学报;2004年01期
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 吕超杰;各向异性介质与导体组合目标电磁散射的快速算法研究[D];西安电子科技大学;2010年
2 王璟;电磁散射问题的矩量法建模及其快速算法[D];东南大学;2006年
3 张乙奔;三维目标电磁散射特性的矩量法研究[D];西安电子科技大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 黄兴中,吕善伟;有等离子体层的导体圆柱空间散射特性的分析[J];北京航空航天大学学报;1998年03期
2 刘少斌,莫锦军,袁乃昌;不均匀磁等离子体的隐身机理——圆极化电磁波的碰撞吸收[J];电波科学学报;2002年03期
3 刘学观,郭辉萍,殷红成,黄培康;有耗各向异性材料的判别准则[J];电波科学学报;2003年06期
4 丁卫平,徐金平;带有腔体或槽缝的电大尺寸目标电磁散射特性分析[J];电子学报;2002年06期
5 刘少斌,莫锦军,袁乃昌;电磁波在不均匀磁化等离子体中的吸收[J];电子学报;2003年03期
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10 郭辉萍;刘学观;殷红成;巢增明;黄培康;;电磁媒质本构关系公理化约束[J];中国科学G辑:物理学、力学、天文学;2005年06期
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 王浩刚;电大尺寸含腔体复杂目标矢量电磁散射一体化精确建模与高效算法研究[D];电子科技大学;2001年
2 姚海英;介质以及涂敷介质结构电磁散射特性的基础研究——积分方程法及其快速求解[D];电子科技大学;2002年
3 耿友林;球矢量波函数在各向异性介质电磁散射中的应用[D];西安电子科技大学;2006年
4 平学伟;电磁场中的快速有限元分析[D];南京理工大学;2007年
5 李海英;复杂粒子体系对波束的散射及其应用[D];西安电子科技大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 弓晓东;复杂目标电磁散射精确建模的高阶快速多极子方法[D];电子科技大学;2003年
2 彭勇;单轴各向异性介质球的高斯波束散射[D];西安电子科技大学;2008年
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3 薛银川;Stancu-Kantorovic算子的迭代在L空间的逼近[J];数学研究与评论;1997年04期
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9 王春亭;;敏捷软件开发方法在林业资源管理决策系统中的应用[J];黑龙江科技信息;2007年24期
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7 姚振汉;袁卫锋;;散货船槽型横舱壁的屈曲后屈曲计算[A];第八届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅲ卷)[C];1999年
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9 马杭;郭钊;徐凯宇;;多裂纹应力强度因子的本征COD边界积分方程解法[A];现代数学和力学(MMM-XI):第十一届全国现代数学和力学学术会议论文集[C];2009年
10 陈曦;吴悠;王彦之;佘振苏;;湍流封闭模型研究的评论与展望[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
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10 ;统一的时候到了[N];计算机世界;2002年
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1 黄红瑕;复杂媒质中瞬态电磁场快速算法的研究[D];华北电力大学(北京);2011年
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2 沈鹏;复杂媒质微波器件的时域谱元分析[D];南京理工大学;2013年
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9 张天霞;无数学模型的控制系统设计[D];西北工业大学;2001年
10 孙丽丽;迭代学习控制理论的算法研究[D];沈阳工业大学;2004年
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