基于時域間斷伽遼金法的三維結(jié)構(gòu)電磁散射特性的研究

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1、電子科技大學(xué)UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA碩士學(xué)位論文MASTERTHESIS論文題目基于時域間斷伽遼金法的三維結(jié)構(gòu)電磁散射特性的研究學(xué)科專業(yè)電子科學(xué)與技術(shù)學(xué)號201521040629作者姓名唐鵬飛指導(dǎo)教師徐立副教授分類號密級注1UDC學(xué)位論文基于時域間斷伽遼金法的三維結(jié)構(gòu)電磁散射特性的研究（題名和副題名）唐鵬飛（作者姓名）指導(dǎo)教師徐立副教授電子科技大學(xué)成都申請學(xué)位級別碩士學(xué)科專業(yè)電子科學(xué)與技術(shù)提交論文日期2018.4論文答辯日期2018.5.16

2、學(xué)位授予單位和日期電子科技大學(xué)2018.6答辯委員會主席評閱人注1：注明《國際十進(jìn)分類法UDC》的類號。RESEARCHONELECTROMAGNETICSCATTERINGCHARACTERISTICSOF3DSTRUCTURESBASEDONTIMEDOMAINDISCONTINUITYGALERKINMETHODAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaDiscipline:ElectronicScienc

3、eandTechnologyAuthor:TangpengfeiSupervisor:XuLiSchool:SchoolofElectronicScienceandEngineering獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。據(jù)我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地表或撰寫過的研究成果，也不包含方外，論文中不包含其他人己經(jīng)發(fā)為獲得電子科技大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻(xiàn)均己在論文中作了明確的說明

4、并表示謝意。、日期年６月ｎ作者簽名：ｔ殊：１論文使用授權(quán)本學(xué)位論文作者完全了解電子科技大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁文。盤，允許論文被查閱和借閱本人授權(quán)電子科技大學(xué)可以將學(xué)位論、的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印縮印或。掃描等復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文（保密的學(xué)位論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定）１導(dǎo)師簽名：（作者簽名：在＿日期日摘要摘要為了解決時域上的復(fù)雜電磁學(xué)中的電磁計算問題，相繼提出了時域有限元

5、（TDFEM），時域有限差分（FDTD）等方法。對于FDTD來說在求解規(guī)則模型時有著較好的表現(xiàn)，但是對于復(fù)雜模型求解時其表現(xiàn)效果就會不理想。對于時域有限元法來說，由于其網(wǎng)格劃分高度的適應(yīng)性，其對于復(fù)雜模型能夠較好的解決，但是有著需要求解大型矩陣的問題，并且存在著在進(jìn)行時間迭代的時候不容易并行的特點(diǎn)，這些原因會使得求解速度較慢?；谏鲜龇椒ǖ娜毕?，提出了時域間斷伽遼金（DGTD）法來處理傳統(tǒng)方法所面臨的問題。DGTD算法不但在處理大型多尺度等復(fù)雜的問題上有著獨(dú)特的優(yōu)勢，而且由于其本身的特性，可以不用求解大型的全局矩陣

6、，能夠高度的并行，基于此特性能夠減少電磁學(xué)上的求解時間?？紤]到DGTD方法在電磁學(xué)中的電磁計算有著良好的適用性，在本文中將會將其應(yīng)用于求解電磁散射等問題。首先在本文中利用DGTD算法解決了最簡單的諧振腔問題，在完成諧振腔問題之后，繼續(xù)完成了金屬球施加吸收邊界（ABC）時的情況，最后完成了采用完美匹配層（PML）來截斷金屬球邊界的問題。在從前期對FEM的研究基礎(chǔ)上逐漸過渡到對DGTD的研究，經(jīng)過對DGTD公式的推導(dǎo)以及三維數(shù)值算例的分析來驗證了DGTD算法的正確性。具體內(nèi)容包括以下幾方面：1.采用DGTD算法研究了矩

7、形諧振腔的問題，并得到了諧振腔隨時間變化的場圖，通過與解析解相對比驗證了該方法的正確性，同時經(jīng)過加密網(wǎng)格驗證了其收斂性。2.在諧振腔計算的基礎(chǔ)上對金屬球采用平面波激勵，對其外邊界采用ABC進(jìn)行截斷，并研究該金屬球的散射特性，最終是通過計算該金屬球的RCS并與HFSS的計算結(jié)果相對比來驗證結(jié)果的正確性。3.在ABC截斷金屬球的基礎(chǔ)之上采用PML層來替換ABC，通過計算該種情況下的RCS與僅采用ABC情況下的RCS進(jìn)行對比來驗證PML的特性。4.通過更為復(fù)雜的模型來驗證方法的正確性與普適性。關(guān)鍵詞：時域間斷伽遼金（DG

8、TD），散射，吸收邊界(ABC)，完美匹配層（PML）IABSTRACTABSTRACTInordertosolvethecomplexelectromagneticproblemsinthetimedomain,time-domainfiniteelement(TDFEM)andfinite-differencetime-domain(FDTD)metho