2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、時域有限差分法(Finite Difference Time Domain,F(xiàn)DTD)作為一種靈活有效的數(shù)值計算方法,被廣泛應(yīng)用于解決各種電磁仿真問題中。然而在實(shí)際應(yīng)用時,由于傳統(tǒng)FDTD算法的顯式差分特性,使得其時間步長受到穩(wěn)定性條件的限制,因此在解決微帶天線這種多尺度、高Q值結(jié)構(gòu)問題時,存在計算精度與效率之間的矛盾。論文首先針對傳統(tǒng)算法存在的問題,提出了基于FDTD算法和二階時間精度的局部一維時域有限差分法(Locally One

2、Dimensional Finite Difference Time DomainwithSecond-orderTemporal Accuracy,LOD2-FDTD)的改進(jìn)算法,然后將改進(jìn)的算法應(yīng)用于微帶天線及天線陣在高功率電磁脈沖輻照下的響應(yīng)計算研究中。論文主要的研究內(nèi)容和成果如下:
  1.針對傳統(tǒng)FDTD算法在模擬微帶天線輻射片周圍變化劇烈且具有奇異性的電磁場時,需要占用大量計算內(nèi)存和時間的問題,將導(dǎo)體邊緣電磁場分布函數(shù)

3、引入到FDTD中,提出了一種基于FDTD的導(dǎo)體邊緣奇異性處理技術(shù),仿真實(shí)驗(yàn)證明該算法在不增加計算內(nèi)存和降低計算效率的基礎(chǔ)上,具有較高的計算精度和更廣的適用性。
  2.針對計算微帶天線這種多尺度、高Q值結(jié)構(gòu)問題時,傳統(tǒng)FDTD算法由于時間步長受到穩(wěn)定性條件限制,需要很長計算時間的問題,采用了無條件穩(wěn)定且具有二階時間精度的LOD2-FDTD算法,通過增大時間步長來縮短整體計算時間,提出并研究了基于該算法的(Convolutional

4、 Perfectly Matched Layer,CPML)吸收邊界條件,近遠(yuǎn)場變換方法,導(dǎo)體邊緣奇異性處理技術(shù),以及與亞網(wǎng)格技術(shù)結(jié)合算法,并通過仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了其性能。
  3.針對LOD2-FDTD算法計算微帶天線結(jié)構(gòu)時,每個時間步都需要耗費(fèi)較長時間求解隱式方程的問題,提出了FDTD與LOD2-FDTD的混合算法。該混合算法在精細(xì)結(jié)構(gòu)中采用細(xì)網(wǎng)格劃分的LOD2-FDTD算法,在其他區(qū)域采用粗網(wǎng)格劃分的FDTD算法,因而只在LOD

5、2-FDTD計算區(qū)域需要求解隱式方程,在FDTD計算區(qū)域采用顯式更新方程即可,從而降低了計算量。此外,由于LOD2-FDTD算法可選取與粗網(wǎng)格中FDTD算法相同的時間步長,因此避免了時間插值問題,簡化了計算步驟,保證了算法的穩(wěn)定性。在此基礎(chǔ)上分別提出了基于可跨越介質(zhì)邊界亞網(wǎng)格技術(shù)和基于Huygens亞網(wǎng)格技術(shù)的兩種混合算法,并通過仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了兩種混合算法在保證計算精度的同時,提高了計算效率。
  4.針對傳統(tǒng)FDTD算法計算微帶

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