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《西安电子科技大学》 2005年
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ADI-FDTD及其混合算法在电磁散射中的应用

汤炜  
【摘要】:本论文的研究内容围绕时域有限差分方法(FDTD)的快速算法——时域交替隐式差分方法(ADI-FDTD)展开。首先对FDTD方法的历史,现状和不足进行了闸述,介绍了FDTD的基础知识及一些关键技术,对FDTD中空间网格和时间步长的选取进行了简单讨论,得出了空间和时间步长的选择依据,也就是文中提及的CFL约束条件。 正因为此使得传统FDTD在计算过程中效率不高,针对这个问题,本论文系统研究了ADI-FDTD方法,介绍了ADI-FDTD方法的基本方程和各维方程的时间无条件稳定性证明。由于ADI-FDTD方法迭代方程的复杂性,使ADI-FDTD应用到电磁散射领域存在较大困难。结合分裂场(Split Field)在完全匹配层(PML)中的迭代方程,本文提出基于分裂场的ADI-FDTD方法(SADI-FDTD),该方法的吸收边界条件和连接边界条件得到很大简化。通过数值验证,显示了SADI-FDTD在解决散射问题中体现准确性和高效性,三维电磁散射计算的时间仅仅为传统FDTD的1/7~1/8,计算效率得到很大提高。 本文还提出了一些关于ADI-FDTD的混合算法。计算色散媒质的FDTD方法中,辅助微分方程法(ADEs)具有物理意义明确,计算简单等优点,本文将它与SADI-FDTD结合,并成功计算了色散媒质的电磁散射,同样证实了该方法的高效性。FDTD方法的改进方法中,时域多分辨小波(MRTD)方法具有空间采样灵活,计算效率高等优点,本文结合这一方法提出了ADI-MRTD方法。建立了以Harr小波为基底的ADI-MRTD方程,针对其中的关键技术如吸收边界条件和连接边界条件进行了研究,并利用改进后的快速算法——“广义追赶法”对涉及的分块三对角矩阵方程进行高效求解。 环境对目标的相互影响研究具有重要意义。论文中计算了半空间问题,同时针对土壤上方的金属类目标存在效率低的问题,提出了分离建模方法这一近似方法,可减少计算时间提高计算效率,最后本文对自然条件下的随机粗糙面进行了简单探讨。
【学位授予单位】:西安电子科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:O441

【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 代少玉;小波与时域多分辨分析(MRTD)在电磁散射中的应用[D];西安电子科技大学;2008年
2 常雨;超声速/高超声速等离子体流场数值模拟及其电磁特性研究[D];国防科学技术大学;2009年
3 方运;用于液晶光学特性模拟的时域电磁计算方法研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 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
2 陈诚;粗糙表面散射的数值计算[D];武汉邮电科学研究院;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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8 谭怀英,刘克成,尹家贤,梁甸农;VHF/UHF波段树干超宽带散射特性研究[J];电子学报;2003年03期
9 包秀龙,章文勋,李乐伟;各向异性媒质中光子带隙结构色散特性的时域伪谱法分析[J];电子学报;2003年12期
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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9 李江海,孙秦;结构型吸波材料隐身特性的优化设计算法研究[J];兵器材料科学与工程;2004年02期
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王传礼;丁凡;许贤良;彭天好;;伺服阀用超磁致伸缩转换器驱动磁场的有限元分析[A];2004“安徽制造业发展”博士科技论坛论文集[C];2004年
2 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
3 唐杰;许会;;二维微波场数值计算中网格剖分方法研究[A];科技创新与产业发展(A卷)——第七届沈阳科学学术年会暨浑南高新技术产业发展论坛文集[C];2010年
4 张贞卓;王湖庄;陈抗生;;新型波导缝隙天线在有限圆盘上的辐射[A];1995年全国微波会议论文集(上册)[C];1995年
5 王溪萍;邓次平;;空心截锥顶振子天线辐射方向图的GTD计算[A];1995年全国微波会议论文集(上册)[C];1995年
6 赵永久;梁昌洪;;MEI方法中metron的选择[A];1995年全国微波会议论文集(下册)[C];1995年
7 王春;;一种新型宽带HF单极子天线[A];2005年海峡两岸三地无线科技学术会论文集[C];2005年
8 郑宏兴;郁道银;;添加各向异性参数修正ADI-FDTD算法中的数值色散[A];2005年海峡两岸三地无线科技学术会论文集[C];2005年
9 冯德军;王雪松;王国玉;;空间目标的ISAR跟踪[A];第十一届全国信号处理学术年会(CCSP-2003)论文集[C];2003年
10 叶钒;何峰;梁甸农;汪雄良;;综合基追踪和AR模型内插的多频带数据融合[A];第十四届全国信号处理学术年会(CCSP-2009)论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 白会娟;导电材料结构电磁热弹性多场行为的理论研究[D];兰州大学;2010年
3 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
4 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
5 廖臣;三维电磁粒子模拟并行算法及其应用研究[D];电子科技大学;2010年
6 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
7 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
8 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
9 郑罡;频域有限差分方法的改进研究[D];电子科技大学;2010年
10 胡永忠;微波阵列天线成像处理中干扰抑制及快速成像方法的研究[D];电子科技大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李鹏;磁悬浮风力发电机转子系统的研究[D];山东科技大学;2010年
2 王瑶;无线信号在建筑物群中的传播——反射、绕射及路径搜索[D];郑州大学;2010年
3 崔盈慧;基于障碍物智能识别的人机融合汽车安全预警研究[D];郑州大学;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
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8 卢怡;高速动车组车厢屏蔽效能研究[D];北京交通大学;2010年
9 孔令宽;CBTC系统缝隙波导信号传输性能的研究[D];北京交通大学;2010年
10 蔡云秀;基于ANSYS的普洱茶微波干燥过程温度场的数值分析[D];昆明理工大学;2009年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 尹玉,吴先良;基于时域多分辨分析方法的散射场计算[J];安徽大学学报(自然科学版);2005年03期
2 吴建明,高本庆;再入飞行物等离子体尾迹RCS的计算[J];电波科学学报;1997年01期
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4 张民,吴振森,李良超;快速计算电大尺寸目标双站电磁散射的方法[J];电波科学学报;2000年04期
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7 曹建章,李景镇,陈国瑞;导体目标涂覆等离子体层的吸收特性研究[J];电波科学学报;2002年02期
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1 魏兴昌;小波分析在电磁场数值计算中的应用[D];西安电子科技大学;2000年
2 柳军;热化学非平衡流及其辐射现象的实验和数值计算研究[D];国防科学技术大学;2004年
3 莫锦军;隐身目标低频宽带电磁散射特性研究[D];国防科学技术大学;2004年
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5 张玉;FDTD与矩量法的关键技术及并行电磁计算应用研究[D];西安电子科技大学;2004年
6 朱湘琴;FDTD在半空间及周期结构问题中的应用[D];西安电子科技大学;2005年
7 叶必卿;液晶空间光调制器特性研究及在全息测量中的应用[D];浙江大学;2006年
8 白璐;多粒子对高斯波束的相干散射[D];西安电子科技大学;2006年
9 孙小波;可压缩剪切湍流的直接模拟和大涡模拟研究[D];中国科学技术大学;2007年
10 徐利军;复杂目标等离子体涂层的散射特性算法研究[D];国防科学技术大学;2006年
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1 徐乐;海面目标电磁散射的研究[D];西安电子科技大学;2005年
2 黄朝军;随机簇团粒子全极化电磁散射特性研究[D];西安电子科技大学;2006年
3 朱冰;导弹雷达舱等离子体隐身原理研究[D];西北工业大学;2006年
4 曾浩;FDTD及其并行算法在粗糙面和目标复合电磁散射中的应用[D];西安电子科技大学;2010年
【二级引证文献】
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1 杨玉明;王红;谭贤四;张伟;;再入等离子体隐身及反隐身分析[J];空军雷达学院学报;2012年04期
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1 范木杰;时域多分辨分析在非对称共面波导研究中的应用[D];大连海事大学;2010年
2 李宁;双基地高超音速弹载SAR可用性与算法研究[D];国防科学技术大学;2011年
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1 金莎莎;等离子体涂覆目标散射特性的FDTD方法[D];西安电子科技大学;2011年
2 宋博;基于MRTD方法的宽带/超宽带天线的设计与分析[D];电子科技大学;2011年
3 刘薇;随机粗糙面及其上方目标电磁散射的混合算法研究[D];电子科技大学;2011年
4 赵孔瑞;PCB微带线串扰的MRTD法研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
5 喻明浩;20kW电弧加热器数值模拟及实验研究[D];山东大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 崔索民,吴振森,汪茂光;等效电磁流一般和高阶表达式及其在双站散射中的应用[J];电子学报;1998年03期
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1 刘波;高本庆;薛正辉;胡沥;;交替方向隐式FDTD法[A];全国电磁兼容学术会议论文集[C];2001年
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1 汤炜;ADI-FDTD及其混合算法在电磁散射中的应用[D];西安电子科技大学;2005年
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4 王蕊;粗糙面及其与目标复合电磁散射中的相关问题研究[D];西安电子科技大学;2009年
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10 刘云霞;动态车辆调度问题分析及算法设计[D];西南交通大学;2004年
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