温变形变结构时域有限积分建模方法研究

提出并实现了一种温变形变结构的时域有限积分(TDFIT)建模方法,通过快速三维插值技术同时解决了非同类热力电网格和参数曲面的形变映射问题,在确保仿真精度的前提下,实现了任意热分布和较小形变量的热力电联合仿真,适用电大、任意非均匀温变和形变材料的仿真建模。设计了蜕化模型、分层收敛等案例验证了方法的必要性、有效性和正确性。为高温高压下天线罩、飞行器的电磁散射和辐射特性建模提供了热力电一体化建模方法和实用仿真工具。

手性超材料圆极化波吸收特性研究进展

基于亚波长单元结构的人工电磁超材料具有优异的电磁/光学特性,如负折射率、超分辨率以及极化转化等,使得超材料研究成为近年量子通信、纳米光学、材料科学、能源探测等领域的前沿研究方向,其中以手性超材料的研究尤为突出。手性超材料是指与其镜像不具有几何对称性,且不可通过旋转或平移等任意操作使其与镜像重合的一种新型电磁超材料。超材料的深入研究,极大地丰富了手性结构的建模,为许多隐晦物理现象和理论分析的研究提供了更多有效的方法。手性超材料所具备的超强光学活性、圆二色性以及不对称传输等独特的电磁/光学特性,也为电磁学、物理学、材料科学、光学、声学、纳米科学以及信息科学等领域提供了全新的研究方向。手性是手性分子的一种固有特征,也是生命体征的一种表现,在有机世界中普遍存在,诸如蛋白质、DNA、糖分子、病毒、氨基酸和液晶体等分子。然而在自然界中,手性结构十分有限,有关建模和理论分析仅停留在原始结构的表征。目前,手性超材料的研究正逐步从微波段扩展至太赫兹、红外波段,甚至光波段。基于手性微结构的电磁超材料的实现很大程度上取决于单元结构尺寸和周期阵列排布,因此吸收带宽仍然局限于较窄的频率范围,且对左旋圆极化波(LCP)和右旋圆极化波(RCP)的识别(选择性吸收)能力较弱。随着对手性超材料的进一步研究,微波频段的差异化吸收率逐步提高到90%以上,但在高频段差异化的吸收率仍然较低。此外,随着微纳技术和纳米技术的发展,利用包括半导体材料、相变材料、高电阻/电感/电容薄膜、石墨烯在内的新型功能材料,以及结合集总元件的匹配电路控制,为实现红外、可见光波段的吸波器提供了研究空间。本文介绍了手性超材料对圆极化波的吸收原理,着重阐述了内在手性结构、外在手性结构以及与包括半导体材料、石墨烯等其他新型功能材料相结合的手性超材料吸收光谱的研究进展。这种基于人工电磁微结构的手性吸波特性可应用于极化转化器、电磁能量收集器、红外成像等电磁/光学器件设计中。

基于混合离散方式的等效原理算法精度改进

针对等效原理算法(equivalent principle algorithm,EPA)中的单位算子采用传统数值离散方式导致精度差的问题,提出了一种混合的数值离散方式来提高计算精度.该混合离散方式将等效面上的电流用传统RWG(Rao-Wilton-Glisson)基函数展开,磁流用BC(Buffa-Christiansen)基函数展开,再分别用n×BC和n×RWG作为测试函数对电流和磁流进行测试,即在单位算子的对偶空间里对其进行测试.本文还将多层快速多极子方法(multilevelfastmultipolealgorithm,MLFMA)用于加速EPA中的矩矢相乘计算.最后通过数值算例说明了该方法的正确性和有效性.