CPML在脉冲辐射场数值模拟中的应用研究

利用时域有限差分法对电磁脉冲模拟器辐射天线产生的电磁场进行数值模拟,在分析卷积完全匹配层(CPML,convolutional perfectly matched layer)原理的基础上,分别选用CPML和修正的完全匹配层(MPML)两种吸收边界条件进行对比分析,仿真结果表明CPML不仅可以吸收传播模,而且还能够有效吸收低频凋落波,获得了很好的截断效果,展示了其在电磁脉冲模拟器数值模拟中的应用前景。     

一种计算效率优于XFDTD电磁仿真软件的方法

提出了一种基于FDTD方法的PML和MUR混合吸收边界条件。在FDTD计算空间的6个边界面上,通过在传输线沿电波传输方向上的两个端面设置PML吸收边界,在另外的边界面上设置MUR吸收边界的方法来实现,并应用于计算CPW的色散特性,给出了特性阻抗随频率变化的曲线,其计算结果与XFDTD电磁仿真软件得出的结果进行了比较,得到了良好的一致性,而且计算时间相对于XFDTD大大缩短,从而提高了计算效率。     

时域有限差分法的一种新的吸收边界条件

本文首次把数字信号处理的窗函数引入时域有限差分法(FDTD),提出了FDTD法的一种新的吸收边界条件。数值结果表明:这种吸收边界条件能有效地减少电磁波在边界处的反射,提高分析精度,具有应用价值。     

基于移位算子方法的通用介质CFS-PML实现

针对通用色散介质时域有限差分方法计算时完全匹配层吸收边界截断的问题,提出了一种新颖的复频率完全匹配层实现方法。该方法从拉伸坐标系的麦克斯韦旋度方程出发,首先利用移位算子方法得到拉伸坐标张量系数的移位算子表示式,进而得到完全匹配层的时域有限差分更新公式。该公式与计算区域内的介质无关,可用于通用介质情况。数值计算结果表明,所得吸收边界在内存占用、计算时间、应用场合等方面均表现出色,且推导简单,概念明确。     

歼击机座舱供气流动边界条件计算模型

歼击机座舱空气分配系统的送风参数是影响舱内流场的重要因素。建立了供气流动边界条件计算模型以获得舱内流场计算的入口边界条件。分别采用该计算模型及传统的均匀供气边界条件对舱内流场进行了数值计算,并通过地面模拟实验验证了数值计算的准确性。计算结果和实验结果的对比表明,采用该计算模型的流场计算精度比传统方法有显著提高。     

多晶硅铸造过程温度场模拟仿真

多晶硅铸锭炉内温度场对多晶硅的熔化和凝固过程有着决定性的影响.根据不同工艺条件对加热炉内的温度场进行数值模拟是加热炉设计的重要部分,其中多晶硅铸锭炉边界条件的确定是一个关键问题.建立了多晶硅铸锭炉内温度场计算的数学模型,提出了一种通过PID控制原理对多晶硅铸锭炉边界条件进行反算的方法,并根据反算的边界条件就特定工艺参数下铸锭炉内温度场进行了数值模拟.研究表明,采用PID控制方法可以满足精度要求,从而基于所确定的边界条件模拟的铸锭炉内温度场结果准确.     

基于高阶辛算法求解Maxwell方程

为克服标准时域有限差分(FDTD)方法的缺陷,引入一种新的数值计算方法———高阶辛算法求解Maxwell方程,即在时间上用高阶辛差分格式离散,空间分别采用二阶及四阶精度的差分格式离散。系统地分析了高阶辛算法的稳定性及数值色散性,通过理论上的分析及数值计算表明,在空间采用相同的二阶精度的差分离散格式时,高阶辛算法的稳定性与FDTD法相当;四阶辛算法结合四阶精度的空间差分格式较FDTD法具有更为优越的数值色散性———各向同性。结合二维TMz波的数值计算结果表明,高阶辛算法较FDTD法有着更强的计算优势。     

间冷式电冰箱箱体的Z传递函数模型（Ⅰ）——数学方法

为了在间冷式冰箱动态仿真中较快地计算箱内空气温度变化,提出基于Z传递函数计算箱内空气温度的方法。首先采用状态空间方程描述三种边界条件下的单个箱壁动态传热过程,并通过Leverrier-Faddeeva算法求得三种边界条件下单个箱壁的Z传递函数;其次,由单个箱壁的Z传递函数计算得到整个箱室的Z传递函数;最后利用整个箱室的Z传递函数,可求得每一时刻的箱内空气温度的代数关系式。提出的计算方法可避免每个时刻对于箱体传热动态方程的求解,节省仿真时间。     

磁浮列车用悬浮电磁铁温度场三维建模与仿真

近年磁浮列车尝试采用电励磁和永磁混合悬浮电磁铁,来取代传统的纯电励磁方式,达到减小悬浮损耗、提高列车承载能力的目的.高温下永磁体的不可逆退磁特性,是混合电磁铁设计时必须考虑的问题.通过对混合电磁铁的结构分析,建立了合理的数值仿真模型.选择边界条件,并根据边界条件的不同进行合理的实体分割建模,仿真分析了混合电磁铁三维温度场特性,包括电磁铁最高温度、钕铁硼永磁体的温度分布,并与二维仿真计算进行了对比.针对一实际工程样车用电磁铁的仿真计算和实际测斌表明,三维温度场仿真计算准确,符合实际恃况.     

目标电磁散射的面中心立方体网格FDTD方法

基于面中心立方体(face-centered cube, FCC)网格的空间结构, 由麦克斯韦方程出发, 推导了基于FCC网格的单轴各向异性介质完全匹配层(uniaxial anisotropic media perfectly matched layer, UPML)吸收边界条件以及近-远场外推边界条件的三维迭代式。通过典型算例, 先后验证了基于面中心立方体网格的时域有限差分(FCC-finite difference time domain, FCC-FDTD)方法的UPML吸收边界条件和近远场外推边界条件的正确性。最后通过计算金属球的后向雷达散射截面(radar cross section, RCS)比较了FCC-FDTD方法与传统FDTD方法的计算精度, 结果显示FCC-FDTD方法具有更高的计算精度。     

FD-TD Analysis of Electromagnetic Wave Scattering by Infinite Periodic Structure

ＦＤＴＤＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＥｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃＷａｖｅＳｃａｔｅｒｉｎｇｂｙＩｎｆｉｎｉｔｅＰｅｒｉｏｄｉｃＳｔｒｕｃｔｕｒｅＣｈｅｎＢｉｎ，ＦａｎｇＤａｇａｎｇ＆ＹａｏＰｉｎｇＮａｉｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄ...     

Perfectly matched layer implementation for ADI-FDTD in dispersive media

1.INTRODUCTIONThe finite difference time domain(FDTD)method iswidely used for solving electromagnetic problems[1].The Courant stability condition must be satisfiedwhen the method is used.Alternating direction i m-plicit finite difference ti me domain(ADI-FDTD)method proposed by Namiki is based on the alternat-ing direction i mplicit technique and is applied toYee’s cell to solve Maxwell’s equations[2,3].Thisscheme is unconditionally stable and is not dissipa-tive.Therefore,the ti …     

一个改进的微波近场乳癌检测仿真系统

根据微波近场乳腺癌检测仿真系统研究存在的问题,设计出一套比较完善的仿真软件。此次的更新点主要在于:1.加入了天线的线性极化设置;2.采用廖氏二阶吸收边界提高运算速率;3.能够实时观测电场或磁场的分布情况。采用confocal成像算法对仿真软件产生的数据进行处理,结果表明该软件产生的数据有效,能够用于今后成像算法的研究,对建立实际系统也有一定指导意义。     

解析与数值的意义及所描述的世界

基本科学规律一般指动力学规律即状态时间变化的微观规律,呈现为“边界条件＋动力学方程”形式。动力学方程是潜无限意义下的微分方程,少数简单情况下有解析解,初等连续函数形式的解析解描述的是一个确定性、连续性的世界;多数情况下没有解析解,那是一个不确定性和非线性放大机制并存的世界;潜无限动力学方程不能完全描述的是实无限的连续性世界。在运动学层面,无论有无解析解也无论存不存在动力学方程,都可以用数值方法研究动力学现象的运动学行为,数值解描述的是有限性、确定性、离散性、历史性的世界。     

Well-Posedness of Initial Boundary Value ProblemsAssociated with Absorbing Boundary Conditions

1IntroductionWhencalculatingsolutionstopartialdifferentialequationsitisoftenessentialtointroduceartificialboundariestolimittheareaofcomputation.Importantareasofapplicationwhichuseartificialboundariesarelocalweatherprediction(see[1]and[2]),geophysicalcalculationsinvolvingacousticandelasticwaves[3],andavarietyofotherproblemsinfluiddynamics.Oneneedsboundaryconditionsattheseartificialboundariesinordertoguaranteeauniqueandwell-posedsolutiontothedifferentialequation.Ofcourseltheseboundaryconditionss…     

嵌入式实时调度系统抖动稳定性分析

分析了嵌入式实时调度系统中控制任务的采样周期和延时不规则抖动属性及稳定性能。并且,针对抖动范围有界但抖动属性不能精确已知的离散状态系统,提出一个保守的系统稳定性充分判据。该判据将抖动引起的时变不确定性描述为系统的离散时间闭环区间状态矩阵,利用李雅普诺夫方程和矩阵的无穷范数,导出区间系统鲁棒稳定的充分条件。该方法计算量小且能减小区间代数计算结果易于扩张的问题。仿真算例表明该判据简单有效且能降低保守性。     

一种新型的支持向量机约简方法及其应用

针对支持向量机(Support Vector Machine,SVM)处理大规模数据集常出现的训练速度慢、计算代价大以及实时性差等缺点,将基于密度的样本块划分法和基于欧式距离的边界样本筛选方法相结合,提出了一种新型的支持向量机约简方法。该方法首先进行空间块的划分,根据空间块的密度提取候选样本区域,并通过基于欧式距离改良的相对距离提取出大概率分布支持向量的边界样本。该方法既保证了训练样本的精度,又降低了计算代价,提高了泛化能力。工业应用结果表明了该方法不仅精度不低于SVM,并且计算速度远快于SVM。     

曲面微带天线电磁散射特性分析

使用矩量法分析研究了有限曲面微带天线的结构散射特性。运用等效原理,建立了一般曲面微带天线的体面耦合电场积分方程,在积分方程中由于采用的是自由空间格林函数,从而避免涉及微带天线分层介质格林函数的解析表示和精确计算。在伽略金法中,介质部分采用SWG基函数,金属表面部分采用RWG基函数,通过金属表面与介质基片交界面处施加电流连续性方程,有效地减少了待求未知量数目,明显改善了阻抗矩阵条件数。