大范围粗糙海面上舰船与低空目标电磁散射的区域分解计算

提出了电磁波低掠角入射大范围二维粗糙海面上舰船与低空目标双站电磁散射的有限元区域分解方法. 建立了含共形匹配层吸收边界的区域分解法耦合边界条件,用内视法导出了相应的耦合矩阵. 在PC机上未知数求解能力达到百万数量级,对粗糙海面与目标的散射模拟规模远大于已知的快速数值方法. 该方法不仅大幅度节约内存,在运算速度上亦优于未分区的有限元方法. 数值计算同现有的前后向迭代法、广义前后向迭代法作了一致性验证,实现了大范围粗糙海面上舰船与低空目标的双站散射与海况和目标特征参数关系的数值模拟.     

三维非均匀电大目标散射的有限元撕接区域分解法计算

针对非均匀电大目标的散射问题,将有限元撕接区域分解方法(finite element tearing and interconnecting,FETI)应用于非均匀电大目标散射的精确计算模型.该计算模型以各向异性完全匹配吸收层作为吸收边界.数值实验表明,该计算模型比一般吸收边界条件模型精度高.更为重要的是,虽然该模型由于使用各向异性完全匹配吸收层导致计算效率略有降低,但降低十分有限,有限元撕接区域分解方法对于电大尺寸目标的该模型仍然具有很高的计算效率.结果表明,有限元撕接区域分解方法是计算非均匀电大目标散射的一种有效方法.     

动态海面与运动球形目标后向复合电磁散射及Doppler谱研究

应用物理光学近似和Mie理论分别求解了导体海面的表面电流及球形目标的一次散射场,利用Kirchhoff近似求解了海面的后向散射场．同时借助互易性原理降低了求解球形目标和海面之间二次耦合散射场的难度,讨论了球形目标尺寸、位置等对二次后向耦合散射场的影响,对不同入射角下后向复合散射场的Doppler频谱特性进行了详细分析．     

基于区域分解法的地下水有限元并行数值模拟

地下水系统概念的出现对地下水模拟技术、地下水决策支持管理提出了新的要求，比如地下水系统中同时包含包气带模型和饱和带模型，或在饱和带中同时出现孔隙介质模型和裂隙介质模型，更可能在建造地下水模型的同时必须结合考虑地表水模型，所有的这些顾虑和可能均会使模型复杂化，且不说用目前流行的数值方法难于求解，就算能求解也势必造成计算工作量的剧增，这就需要借助高性能计算机来担任这项工作．相对于代价高昂的共享内存多处理器技术，基于分布式模型的机群计算技术为此项工作的实现提供了可能．讨论了如何利用机群计算技术，实现地下水有限元并行数值模拟．从地下水有限元模型的并行求解可能、基于区域分解法的并行算法、并行编程以及并行计算的实现各方面着手，系统地阐述了地下水有限元并行模拟的关键技术，并将该方法应用于一个理想的地下水溶质运移模型中，取得了成功．还讨论了方法的应用前景，包括利用机群计算技术实现对整个流域的地下水进行准实时模拟，为地下水调度提供决策依据．     

分形理论在粗糙面电磁散射上的应用

介绍了分形的基本概念后,说明了用数盒子法提取分维数的方法,最后利用分形讨论了粗糙面的电磁散射问题。     

非高斯海面后向电磁散射的小斜率近似方法

采用小斜率近似方法研究二维高斯和非高斯粗糙海面后向电磁散射问题,给出自相关函数、偏斜度函数和偏峰度函数的计算公式和数值结果,得到小斜率近似下满足高斯和非高斯分布的二维海面后向电磁散射截面计算公式.应用小斜率近似方法讨论非高斯海面后向电磁散射特性,计算结果和实验数据有较好的吻合.     

二维多粗糙度分层粗糙面与上方目标复合电磁散射计算方法

研究了二维多粗糙度分层粗糙面与上方目标复合电磁散射特性的自适应迭代物理光学算法。采用Monte Carlo法并结合高斯谱函数生成高斯粗糙面,基于分区域建模方法,建立了二维多粗糙度分层粗糙面和上方目标的复合模型。利用物理光学法和等效原理,得到分层粗糙面和目标的直接感应电磁流;基于表面积分方程,分析了分层粗糙面之间以及粗糙面和目标之间的耦合电磁流迭代机理。引入感应电磁流能量改变速率,对传统迭代物理光学法进行改进,使算法自动收敛。将计算结果同多层快速多极子方法和迭代物理光学法进行比较,验证了算法的准确性和高效性。在此基础上,研究了不同目标、不同粗糙度的分层粗糙面的双站RCS计算结果和散射特性,讨论了分层粗糙面间距对双站RCS计算结果和散射特性的影响。本研究为分层环境及上方超低空突袭目标的探测、分类和识别提供了数据支撑和理论基础。     

区域分解法解黑油数值模拟问题改进的并行计算

区域分解法是一种偏微分方程数值解技术。最初将Schwarz交替类型方法和子结构方法用于求解三维黑油模型油藏数值模拟问题，但发现存在计算量大、收敛较慢等问题。为此运用整体预处理技术对原方法进行改进，降低了计算复杂性，算法收敛速度有较大提高。当收敛条件较宽时，整体预处理Schwarz交替方法则比快速迭代子结构方法得到更高的并行加速比。实验结果表明，改进算法的模拟计算取得较高加速比。     

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.     

粗糙地面上复杂目标的电磁散射特性

粗糙地面与复杂目标的耦合散射特性研究一直是雷达目标识别领域比较有应用价值的课题.针对粗糙地面与目标的复合电磁散射特性进行重构,包括复合模型的雷达截面积(radar cross section,RCS)特性以及合成孔径雷达(synthetic aper-ture radar,SAR)成像特性.首先,对复杂目标进行几何建模...     

使用动态松弛因子的并行区域分解法

结合边界元法和无网格局部Petrov-Galerkin法提出了一种非重叠的并行区域分解法,并用来求解了不连续介质问题.静态的松弛因子被使用来加速收敛,其收敛范围和最优值被给出,然而数值结果显示对不同问题最优的静态因子是不同的.因此,一个动态因子被提出,所有算例的数值结果均显示,使用动态因子时的迭代次数小于使用静态因子时的迭代次数.     

应用DDM/FEM/BEM混合法计算各向异性介质柱电磁散射

应用重叠型区域分解法（DDM）结合有限元（FEM）和边界元法（BEM）计算二维各向异性介质柱电磁散射.对介质柱外的无限大区域采用边界元法分析,将介质柱所在区域分解为若干个重叠的子域,每个子域用有限元法分析,各子域间通过传输条件进行耦合.为了提高计算速度,引入了多波前法求解有限元方程,并用内观法结合多波前法解有限元和边界...     

一维带限Weierstrass分形粗糙海面电磁后向散射的微扰法研究

运用微扰法研究了平面电磁波入射随机粗糙海面的后向散射问题,结合一维带限Weier-strass分形粗糙海面的功率谱,导出了一维带限Weierstrass分形粗糙海面后向散射截面的数学表达式,进一步得出了不同极化状态下后向散射系数的计算公式。通过数值计算得到了两种情形下后向散射系数随入射角的变化曲线,讨论了粗糙面高度起伏均方根、分维、空间基频、标度区间、海水温度、入射波频率对后向散射系数的影响。得到了一维带限Weierstrass分形粗糙海面后向散射系数的基本特征、分形特征、随频率变化特征。     

分形粗糙面与上方导体目标的宽带后向电磁散射研究

采用一维带限Weierstrass分形函数模拟实际粗糙地面,运用时域有限差分法研究了高斯脉冲波入射时粗糙地面与上方二维等边三角形导体目标的宽带后向电磁散射问题,得到了后向复合散射系数随频率的变化曲线.分析了后向复合散射系数随粗糙地面高度起伏均方根、分维数、土壤湿度和三角形边长、倾角、高度的变化情况,得到了分形粗糙地面与上方导体目标复合的宽带后向电磁散射特性.