有限差分法结合预条件共轭梯度分析三维电磁散射问题

引入预条件共轭梯度法，提出了结合频域有限差分法分析三维电磁散射问题．数值计算过程中利用Mur二阶吸收边界条件和Maxwell方程组积分形式的频域差分离散格式．作为算例，分析了理想导体金属块对平面电磁波的散射，由于使用了预条件共轭梯度法求解差分矩阵方程，从而减少了计算时间．数值结果表明了该方法的有效性．     

内嵌管式辐射地板的频域热特性分析

基于经典有限差分原理建立了内嵌管式辐射地板的频域有限差分(FDFD)模型,同时采用Fluent软件建立了内嵌管式辐射地板的CFD模型作为参考模型,将内嵌管式辐射地板FDFD模型在典型频域点的计算结果转换成时域内的幅值与相角,并与CFD模型的计算结果进行对比.FDFD模型能准确预测内嵌管式辐射地板的热特性.采用FDFD模型进一步计算了不同厚度绝热层的辐射地板的频域热特性,分析了绝热层厚度对内嵌管式辐射地板热特性的影响.结果表明,在高频区域,绝热层厚度对地板传热的影响较小,而在低频区域内影响较为明显,尽管绝热层厚度取到40mm,地板下表面仍存在较大的热流损失,约占管道热流的16%.     

频域三维Mur吸收边界条件的差分离散格式

本文构造了三维Mur二阶吸收边界条件的频域差分离散格式,结合Maxwell方程组频域有限差分方程,可方便地分析三维电磁问题.作为算例,研究了一理想导体金属块对平面电磁波的散射,计算结果与已有值吻合很好.     

分析表面粗糙有耗波导传输特性的频域有限差分方法

提出了一种分析金属有耗和表面粗糙对波导传输特性影响的频域有限差分方法(FDFD).该方法按照Maxwell方程组的旋度方程对波导横截面内部场分量进行差分展开,对波导的有耗金属边界和表面粗糙边界分别采用表面阻抗边界条件(SIBC)和等效SIBC代替.将波导内部节点场分量及边界节点场分量满足的方程联立形成特征矩阵方程组,通过求解特征矩阵的特征值可得到指定频率下金属波导的传播常数.和微扰法相比,FDFD方法能分析截止频率以下及形状不规则时表面粗糙有耗波导的传输特性.数值仿真结果表明,随着粗糙度的增大,金属衰减损耗逐渐增大到表面光滑时损耗的2倍.     

粗糙地面与上方多目标的复合电磁散射FDTD研究

采用指数型粗糙面模拟实际的粗糙地面,利用四成分模型模拟土壤介电常数,运用时域有限差分方法研究了一维有耗粗糙地面与上方多目标的复合电磁散射问题.通过数值计算得到了双站复合电磁散射系数随散射角的变化曲线,详细讨论了双站复合散射系数随粗糙地面高度起伏均方根、相关长度、土壤湿度、目标参数等的变化规律,得到了一维有耗粗糙地面与上方多目标的复合电磁散射特性.     

雪层覆盖的粗糙地面与导体目标复合电磁散射FDTD研究

运用时域有限差分方法（FDTD）研究了指数型分布的雪层覆盖的粗糙地面与上方矩形截面导体柱的复合电磁散射,计算了复合电磁散射的双站散射系数,得到了复合散射系数随散射角变化的曲线,讨论了粗糙面高度起伏均方根、相关长度、雪层厚度、土壤湿度以及目标高度、尺寸等参数对复合散射系数的影响,得到了指数型分布分层地面与矩形截面柱复合电磁散射的特性。     

FDFD计算光子晶体面外带隙

本文首次利用频域有限差分（FDFD）方法计算了二维光子晶体的面外（off plane）带隙。以正方晶格为例得到了与平面波展开法（PWE）和时域有限差分（FDTD）方法一致的结果,且这种方法具有运算效率高、编程实现简单等优点。     

三维复杂目标近区散射场的计算

针对复杂目标近场电磁散射特性问题,应用有限元全波数值方法计算复杂目标在赫兹偶极子辐射球面波照射下的散射特性. 由于有限元方法所计算的区域有限,为精确获得目标近区散射场,通过已得输出面上电流源和磁流源,推导得出空间中任意位置处的散射电场严格表达式,并将其用于计算复杂目标的近区广义雷达散射截面. 通过数值试验验证该严格计算公式的正确性,展示该方法对复杂目标近场电磁散射特性问题的有效性.      

复杂目标电磁散射分析的FEM/PO-PTD方法

采用一种新的混合方法——FEM／PO-PTD法,分析计算带有腔体的电大尺寸复杂目标的电磁散射特性。该方法中,应用矢量有限元法(edge-based FEM)为基本方法,将腔体开口面上的磁场方程作为腔体内问题的边界条件引入泛函,采用物理光学法(PO)和物理绕射理论(PTD)分析电大尺寸规则目标的电磁散射特性。为了验证该方法的准确性,首先将其应用于三维无穷接地开口腔体的电磁散射特性分析,计算结果与有关文献的数据一致性很好。在此基础上,给出了带有不同介质填充腔体和吸波材料涂敷腔体的电大尺寸导体目标雷达散射截面的计算曲线。     

指数型分布粗糙地面宽带后向电磁散射的FDTD研究

采用蒙特卡罗方法模拟生成指数型分布粗糙地面,运用时域有限差分方法(FDTD)研究了高斯脉冲波入射时粗糙地面的宽带电磁散射问题。通过数值计算得到不同频率响应对应的后向散射系数,分析了粗糙地面相关长度、高度起伏均方根、土壤湿度和入射角的变化对后向散射系数的影响,得到了指数型分布粗糙地面的宽带后向电磁散射特性。     

Reflection of plane electromagnetic waves from the surface of a perfect conductor moving in an arbitrary direction

The reflection of plane electromagnetic waves (TE wave and TM wave) from a perfect conductor which moves in an arbitrary direction is investigated. Based on Maxwell’s equations and the boundary conditions for moving boundary, the relation between the field vectors of reflected and incident waves, and the reflection coefficient are derived. The energy balance between incident and reflected waves, the force exerted by electromagnetic waves to the moving conductor are also discussed and some new conclusions are suggested for notice.     

任意方向的细线天线模型的电磁分析

提出一种用矩量法对平面波激励来自任意方向的细线天线的电磁散射的分析方法。通过这种方法,可以获得轴向方向的电流。用切向电场分量为零这个边界条件,就可以把矩量法应用到细线模型的电场积分方程中。由此可以生成一个高密度的矩阵。我们通过数值运算来验证这种方法的准确性和效率。     

任意入射角的平面电磁波在非均匀等离子体覆盖导体平面上的反射

本文用两点边值问题的方法数值求解了任意入射角的平面电磁波在平面分层不均匀等离子体覆盖导体平面上的反射，给出了统治方程和边界条件，给出了数值结果.     

考虑鄰近效应的矩形截面大电流母线电磁场边界值探讨

研究矩形截面大电流母线电磁场分布，如应用麦克斯韦方程来解，边界条件是一个重要的问题．对于单相、三相大电流母线，必须要考虑邻近效应，本文就单相、三相矩形截面大电流母线考虑邻近效应的电磁场边界值计算进行研究。得出一种简便的计算边界值的方法．     

一种计算轴对称磁场的边界元—有限元混合法的研究

由静磁场的基本方程和有限元的原理出发，研究了一种新的计算带非饱和磁介质轴对称磁场的边界元－有限元混合法，编制了计算电磁聚焦成象系统聚焦磁场的程序，这种方法解决了单纯使用有限元法的边办封闭问题，为成像系统及其它磁透镜的工程设计提供了一种有效方法。     

时变场中导电导磁体的边界元素法

该文研究了低频人工时变场（似稳场）中任意导电导磁矿体的边界元素法。通过对矢量位的边界积分方程，再以样条边界元素法进行离散，得到实分量的常系数方程组和虚分量的二阶微分方程组。此方程可利用时间积分的样条函数方法求解，解出矢量位后，利用磁场强度与矢量位Ａ的相应关系而求得二次磁场的水平分量和垂直分量。     

求解开域电磁场问题的区域映射有限元法

为了求解开域电磁场问题,提出一种区域映射有限元方法。该方法把待求解的无限大区域划分为内部有限区域和外部无限区域。对内部区域,形成传统的有限元方程;对外部区域,引入几何中的Kelvin变换,对变换后的场域形成另一个有限元方程。内外区域的方程在公共边界上耦合。结果表明,该方法使用1/9甚至更少的单元即可达到传统有限元法的精度。与传统有限元法相比,该方法大量减少生成的网格单元数、计算所需的内存和时间。已在二维和三维开域问题计算中实现了该方法。     

摄动法在电磁场分析中的应用研究

对于非规则的电磁场边值问题，难以求得精确解．本文对此用摄动法进行近似分析．通过正则变换、摄动展开及假定边界面的近似表达式，使问题得到简化，进而得到满意的近似解．在解的表达式中可对各物理参数对电磁场的影响进行考察     

模拟开放系统中电磁场问题的一种新型数值截断边界条件

提出了一种新型数值截断边界条件的概念和方法．与渐近（或吸收）边界条件技术和不变性测度方程（ＭＥＩ）方法相比,该方法具有普遍性和统一性,克服了ＭＥＩ方法中存在着的测度子的选择问题,在计算精度和效率方面均具有优势,是计算复杂的开域电磁场问题的一种有效手段．