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Fast High Order Algorithm for Three-Dimensional Helmholtz Equation Involving Impedance Boundary Condition with Large Wave Numbers
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作者 Chengjie Tong Xianqi Fang Meiling Zhao 《American Journal of Computational Mathematics》 2023年第2期211-229,共19页
Acoustic fields with impedance boundary conditions have high engineering applications, such as noise control and evaluation of sound insulation materials, and can be approximated by three-dimensional Helmholtz boundar... Acoustic fields with impedance boundary conditions have high engineering applications, such as noise control and evaluation of sound insulation materials, and can be approximated by three-dimensional Helmholtz boundary value problems. Finite difference method is widely applied to solving these problems due to its ease of use. However, when the wave number is large, the pollution effects are still a major difficulty in obtaining accurate numerical solutions. We develop a fast algorithm for solving three-dimensional Helmholtz boundary problems with large wave numbers. The boundary of computational domain is discrete based on high-order compact difference scheme. Using the properties of the tensor product and the discrete Fourier sine transform method, the original problem is solved by splitting it into independent small tridiagonal subsystems. Numerical examples with impedance boundary conditions are used to verify the feasibility and accuracy of the proposed algorithm. Results demonstrate that the algorithm has a fourth- order convergence in  and -norms, and costs less CPU calculation time and random access memory. 展开更多
关键词 impedance boundary condition Helmholtz Equation Compact Finite Difference Fourier Sine Transform Large Wave Numbers
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COMPACT FOUR-COMPONENT 2-D FDFD METHOD WITH EQUIVALENT SURFACE IMPEDANCE BOUNDARY CONDITION FOR MULTILAYER METAL-COATED WAVEGUIDE 被引量:1
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作者 赵伟 赵永久 +2 位作者 邓宏伟 姜万顺 宁曰民 《Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics》 EI 2010年第3期275-279,共5页
A compact four-component two-dimensional (2-D) finite-difference frequency domain (FDFD) method with the equivalent surface impedance boundary condition is used to analyze the dispersion characteristics of multila... A compact four-component two-dimensional (2-D) finite-difference frequency domain (FDFD) method with the equivalent surface impedance boundary condition is used to analyze the dispersion characteristics of multilayer metal-coated waveguides. According to the equivalent surface impedance boundary condition,the relationship between transverse field components on the boundary can be easily depicted. Once the eigen equation is solved,the propagation constant can be obtained as the eigen value for a given frequency. Results of the proposed method agaree well with those of high frequency structure simulator(HFSS). 展开更多
关键词 WAVEGUIDES eigen equation equivalent surface impedance boundary condition propagation constant
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Transient Hydroelastic Response of VLFS by FEM with Impedance Boundary Conditions in Time Domain 被引量:3
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作者 邱流潮 刘桦 《China Ocean Engineering》 SCIE EI 2005年第1期1-9,共9页
A time-dependent finite element method (FEM) is developed to analyze the transient hydroelastic responses of very large floating structures (VLFS) subjected to dynamic loads. The hydrodynamic problem is formulated bas... A time-dependent finite element method (FEM) is developed to analyze the transient hydroelastic responses of very large floating structures (VLFS) subjected to dynamic loads. The hydrodynamic problem is formulated based on the linear theory of fluid and the structural response is analyzed based on the thin plate theory. The FEM truncates the unbounded fluid domain by introducing an artificial boundary surface, thus defining a finite computational domain. At this boundary surface an impedance boundary conditions are applied so that no wave reflections occur. In the proposed scheme, all of the procedures are processed directly in time domain, which is efficient for nonlinear analyses of structure floating on unbounded fluid. Numerical results indicate acceptable accuracy of the proposed method. 展开更多
关键词 very large floating structure hydroelastic response impedance boundary conditions transient response fluid-structure interactions finite element method
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Application of generalized impedance boundary conditions to sommerfeld half-space problem
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作者 江滨浩 刘永坦 《Journal of Harbin Institute of Technology(New Series)》 EI CAS 2005年第2期179-183,共5页
Generalized impedance boundary conditions are employed to simplify the solution of the Sommerfeld half-space problem. An analytical expression is derived for the Hertz potential of a vertical electric dipole over the ... Generalized impedance boundary conditions are employed to simplify the solution of the Sommerfeld half-space problem. An analytical expression is derived for the Hertz potential of a vertical electric dipole over the earth’s surface, in which the earth is assumed to be a layered media or homogeneous dissipative half-space. A Sommerfeld type integral in the potential function is expressed as the sum of two parts: a zeroth order Hankel function and an absolutely convergent series of Bessel functions. In addition, two expressions in closed form are obtained as the far-field and near-field approximation of the present result. 展开更多
关键词 electromagnetic theory sommerfeld type integral generalized impedance boundary conditions analytical expression
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Efficient Computation of Scattering from Targets with Negative Impedance Surface
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作者 Jingwei Hao Hongwei Gao Xinqing Sheng 《Journal of Beijing Institute of Technology》 EI CAS 2017年第1期90-94,共5页
Current surface integral equations used for computing scattering from targets with negative impedance boundary condition(IBC)are not efficient.A modified surface dual integral equation(M-SDIE)for targets with nega... Current surface integral equations used for computing scattering from targets with negative impedance boundary condition(IBC)are not efficient.A modified surface dual integral equation(M-SDIE)for targets with negative IBC is presented.A pure imaginary number is used to balance the formulations.It is proved that the M-SDIE is accurate and efficient with three numerical examples.The first numerical example shows that the M-SDIE is accurate compared with Mie.The second example shows that the presented SIE is efficient.In the third example,a missile head is selected to present the computing power of the M-SDIE.All the examples show that the M-SDIE is an efficient algorithm for negative IBC. 展开更多
关键词 electromagnetic scattering impedance boundary condition (ibc method of moments(MoM) surface integral equation
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光储直流微电网多运行工况稳定性分析
6
作者 陈景文 王媛 +2 位作者 王福强 王同新 何舟 《智慧电力》 北大核心 2024年第4期15-23,共9页
直流微电网的结构越来越复杂,运行工况也越来越多,而现有稳定性分析方法主要针对单一工况。因此研究适用于多工况运行系统的通用稳定性分析方法非常必要。首先,依据不同的运行工况建立光储直流微电网各单元的阻抗模型,利用稳态分析法结... 直流微电网的结构越来越复杂,运行工况也越来越多,而现有稳定性分析方法主要针对单一工况。因此研究适用于多工况运行系统的通用稳定性分析方法非常必要。首先,依据不同的运行工况建立光储直流微电网各单元的阻抗模型,利用稳态分析法结合劳斯判据推导得出系统稳定时负载功率及母线电容的边界条件;其次,通过重新定义系统环路增益表达式,得到更具通用性的基于母线电压控制变换器(BVCC)和母线电流控制变换器(BCCC)的稳定性判据,并利用该判据对系统多种运行工况进行稳定性分析,借助所得边界条件对稳定裕度较低的工况计算合适的系统参数,保证系统能够处于稳定运行状态;最后,搭建系统的仿真模型,通过对3种典型工况仿真分析,验证边界条件及稳定性分析结论的准确性。 展开更多
关键词 光储直流微电网 多运行工况 阻抗模型 稳定边界条件 通用稳定性分析方法
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A Modified Helmholtz Equation with Impedance Boundary Conditions
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作者 Robert S.Callihan Aihua W.Wood 《Advances in Applied Mathematics and Mechanics》 SCIE 2012年第6期703-718,共16页
Here considered is the problem of transient electromagnetic scattering from overfilled cavities embedded in an impedance ground plane.An artificial boundary condition is introduced on a semicircle enclosing the cavity... Here considered is the problem of transient electromagnetic scattering from overfilled cavities embedded in an impedance ground plane.An artificial boundary condition is introduced on a semicircle enclosing the cavity that couples the fields from the infinite exterior domain to those fields inside.A Green’s function solution is obtained for the exterior domain,while the interior problem is solved using finite element method.Well-posedness of the associated variational formulation is achieved and convergence and stability of the numerical scheme confirmed.Numerical experiments show the accuracy and robustness of the method. 展开更多
关键词 Helmholtz equation impedance boundary conditions finite element method
原文传递
A High Frequency Boundary Element Method for Scattering by Convex Polygons with Impedance Boundary Conditions
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作者 S.N.Chandler-Wilde S.Langdon M.Mokgolele 《Communications in Computational Physics》 SCIE 2012年第2期573-593,共21页
We consider scattering of a time harmonic incident plane wave by a convex polygon with piecewise constant impedance boundary conditions.Standard finite or boundary element methods require the number of degrees of free... We consider scattering of a time harmonic incident plane wave by a convex polygon with piecewise constant impedance boundary conditions.Standard finite or boundary element methods require the number of degrees of freedom to grow at least linearly with respect to the frequency of the incident wave in order to maintain accuracy.Extending earlier work by Chandler-Wilde and Langdon for the sound soft problem,we propose a novel Galerkin boundary element method,with the approximation space consisting of the products of plane waves with piecewise polynomials supported on a graded mesh with smaller elements closer to the corners of the polygon.Theoretical analysis and numerical results suggest that the number of degrees of freedom required to achieve a prescribed level of accuracy grows only logarithmically with respect to the frequency of the incident wave. 展开更多
关键词 boundary integral equation method high frequency scattering convex polygons impedance boundary conditions
原文传递
FDTD-SIBC混合方法计算近地导线表面电流 被引量:5
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作者 闫玉波 葛德彪 柴玫 《电波科学学报》 EI CSCD 2001年第4期484-486,492,共4页
通过在 FDTD方法中引进时域表面阻抗边界条件来研究瞬态电磁脉冲对有耗地面附近电缆线耦合问题。由频域表面阻抗出发通过拉氏变换得到时域表面阻抗边界条件( SIBC) ,并将这种边界条件应用于 FDTD方法中来模拟有耗地面的反射。
关键词 时域有限差分方法 表面阻抗边界条件 时域表面电流
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一种简化的时域非连续伽略金阻抗边界算法
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作者 杨谦 魏兵 +1 位作者 李林茜 邓浩川 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期11-20,共10页
针对时域非连续伽略金(discontinuous Galerkin time-domain, DGTD)算法中的阻抗边界条件问题开展研究.阻抗边界条件中的频域算符jω一般在根号内部,其在时域数值算法中的实现有一定难度.另一方面,DGTD算法中数值通量表达式也含有阻抗... 针对时域非连续伽略金(discontinuous Galerkin time-domain, DGTD)算法中的阻抗边界条件问题开展研究.阻抗边界条件中的频域算符jω一般在根号内部,其在时域数值算法中的实现有一定难度.另一方面,DGTD算法中数值通量表达式也含有阻抗边界条件,这也进一步增加了频时转换难度.为了能给出简化的DGTD阻抗边界算法,本文首先针对数值通量表达式进行推导,得到一个特定函数Z_(R),该函数包含频域算符jω,函数以外表达式不含频域算符jω,这样就可以仅处理Z_(R)的频时转换问题.由于Z_(R)形式复杂,对Z_(R)进行矢量匹配处理,得到关于jω的一阶有理分式,进而得到其时域迭代式.这一过程简明、易于实施,还可避开矩阵计算.本文方案经一维及三维算例验证,精度很好,针对特定电磁问题如涂覆层问题可大幅降低计算时间. 展开更多
关键词 阻抗边界条件 矢量匹配 时域非连续伽略金算法
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薄涂覆目标散射中心的精确建模 被引量:1
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作者 刘久祥 肖光亮 +1 位作者 郭琨毅 盛新庆 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2023年第6期1589-1596,共8页
目前,针对金属目标的散射中心模型的研究已相对成熟,但是对带有薄涂覆结构的复杂目标散射中心模型的研究较少。通过研究发现,薄涂覆引入的影响主要体现为对散射场幅度的衰减作用。因此,提出通过对薄涂覆对电磁波的衰减作用建模,并在金... 目前,针对金属目标的散射中心模型的研究已相对成熟,但是对带有薄涂覆结构的复杂目标散射中心模型的研究较少。通过研究发现,薄涂覆引入的影响主要体现为对散射场幅度的衰减作用。因此,提出通过对薄涂覆对电磁波的衰减作用建模,并在金属目标散射中心模型的基础上增加该衰减项,以实现对薄涂覆目标的散射中心建模。该建模方法避免了直接对复杂目标整体散射进行数学建模和参数估计,散射模型的物理意义更明确、形式更简洁。经弹头和飞机目标的全波法结果验证,所建立的薄涂覆目标散射中心模型在雷达散射截面起伏、成像特征的仿真中均具有较高的精度。 展开更多
关键词 涂覆目标 阻抗边界条件 散射中心模型
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Analysis on electromagnetic scattering by a wedge with impedance faces under exact impedance boundary
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作者 吴良超 汪茂光 《Science China Mathematics》 SCIE 1995年第2期243-249,共7页
Under the exact impedance boundary condition (EIBC), by using wave equations and the longitudinal field method, the electromagnetic scattenng by an impedance wedge has been analysed in detail, following the Maliuzhine... Under the exact impedance boundary condition (EIBC), by using wave equations and the longitudinal field method, the electromagnetic scattenng by an impedance wedge has been analysed in detail, following the Maliuzhinets approach, and the uniform diffraction coefficient of the diffracted field has been presented. 展开更多
关键词 scattering WEDGE EXACT impedance boundary condition.
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各向异性材料涂覆目标电磁散射特性仿真 被引量:3
13
作者 余定峰 何思远 +1 位作者 朱国强 张凡 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第7期1718-1721,共4页
该文基于阻抗边界条件(IBC),提出了3维各向异性材料涂覆目标电磁散射特性的矩量法(MoM)解决方案。根据表面等效原理,采用感应电磁流以3维RWG(Rao-Wilton-Glisson)矢量基函数展开的伽略金法。以表面阻抗矩阵表征电磁参数,实现各向异性材... 该文基于阻抗边界条件(IBC),提出了3维各向异性材料涂覆目标电磁散射特性的矩量法(MoM)解决方案。根据表面等效原理,采用感应电磁流以3维RWG(Rao-Wilton-Glisson)矢量基函数展开的伽略金法。以表面阻抗矩阵表征电磁参数,实现各向异性材料涂覆目标的电磁仿真,算例结果与Mie级数解等精确结果吻合良好。对各向异性材料涂覆复杂目标的电磁散射特性进行分析,为目标的雷达隐身和反隐身提供理论支持。 展开更多
关键词 电磁散射 各向异性 阻抗边界条件 RWG(Rao-Wilton-Glisson)
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宽角抛物方程在阻抗边界条件下的应用 被引量:17
14
作者 胡绘斌 柴舜连 毛钧杰 《电波科学学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第4期500-504,共5页
对抛物方程中的伪差分算子进行Feit-Fleck宽角近似处理,分析了这种近似所带来的误差;详细阐述了阻抗边界条件下求解这种宽角抛物方程的分步傅立叶变换方法,并以此计算了海平面上电波传播情况,与窄角抛物方程及几何光学双射线模型的计算... 对抛物方程中的伪差分算子进行Feit-Fleck宽角近似处理,分析了这种近似所带来的误差;详细阐述了阻抗边界条件下求解这种宽角抛物方程的分步傅立叶变换方法,并以此计算了海平面上电波传播情况,与窄角抛物方程及几何光学双射线模型的计算结果进行比较,说明了这种宽角抛物方程在阻抗边界条件下计算较大仰角电波传播问题是可行的。 展开更多
关键词 抛物方程 宽角 阻抗边界条件 分步傅立叶变换
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同杆双回线断线故障复合序网分析法 被引量:13
15
作者 李博通 李永丽 +2 位作者 李洪波 苏斌 李幼仪 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2010年第8期76-80,115,共6页
提出了基于正、负、零序量的同杆双回线断线故障分析方法。考虑同杆双回线可能出现两回线路参数不相等的情况,研究了各种断线故障情况下的线路电压、电流的序量关系并进行解耦,结合断线边界条件,给出了新的断线故障后电气量的求解方法... 提出了基于正、负、零序量的同杆双回线断线故障分析方法。考虑同杆双回线可能出现两回线路参数不相等的情况,研究了各种断线故障情况下的线路电压、电流的序量关系并进行解耦,结合断线边界条件,给出了新的断线故障后电气量的求解方法。为简化计算,并明确各种断线故障类型下序网之间关系及序量特性,提出了复合序网分析方法,给出了典型断线形式下的复合序网接线图。该方法物理意义明确,计算简单,可用于同杆双回线复杂断线故障情况下的故障暂态过程研究,也是双回线非全相运行状态下保护动作行为分析的有效手段。 展开更多
关键词 同杆双回线 断线故障 复合序网 零序互阻抗 边界条件
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基于三维有限元的大型充水式潜水电机端部涡流损耗 被引量:17
16
作者 鲍晓华 方勇 +1 位作者 程晓巍 吕强 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第7期83-89,共7页
计算潜水电机端部漏磁场在端部构件中产生的涡流损耗是准确计算潜水电机端部温升的前提,也是潜水电机安全运行的关键问题之一。本文针对单层同心式双平面2 800kW充水式潜水电机,对端部涡流损耗进行了研究。采用三维有限元方法建立大型... 计算潜水电机端部漏磁场在端部构件中产生的涡流损耗是准确计算潜水电机端部温升的前提,也是潜水电机安全运行的关键问题之一。本文针对单层同心式双平面2 800kW充水式潜水电机,对端部涡流损耗进行了研究。采用三维有限元方法建立大型充水式潜水电机端部磁场的数学模型,选定定子绕组、压圈等端部导电构件为涡流区域,冷却水和非导电材料所在区域为非涡流区域,为考虑机壳和端盖的涡流效应,对机壳和端盖面施加阻抗边界条件。在此基础上,建立涡流损耗数学模型,采用有限元方法计算定子端部铁心、定子压圈、定子端部绕组等构件的涡流损耗分布,分析端部结构参数对涡流损耗的影响。所得结论,可为工程实际问题的解决提供一定的帮助,并对端部绕组结构的优化设计和提高电机运行可靠性等方面提供参考。 展开更多
关键词 充水式潜水电机 端部磁场 涡流损耗 有限元方法 阻抗边界条件
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基于MoM-PO的各向异性阻抗面电磁散射研究 被引量:2
17
作者 余定峰 何思远 +3 位作者 何洋 朱国强 殷红成 邓方顺 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第7期1755-1759,共5页
该文基于阻抗边界条件(IBC),采用矩量法-物理光学(MoM-PO)混合算法,研究了3维各向异性阻抗面的电磁散射特性。根据表面等效原理,将空间散射场等效为MoM区和PO区电磁流的辐射场,感应电磁流以3维RWG(Rao-Wilton-Glisson)矢量基函数展开。... 该文基于阻抗边界条件(IBC),采用矩量法-物理光学(MoM-PO)混合算法,研究了3维各向异性阻抗面的电磁散射特性。根据表面等效原理,将空间散射场等效为MoM区和PO区电磁流的辐射场,感应电磁流以3维RWG(Rao-Wilton-Glisson)矢量基函数展开。以表面阻抗并矢表征电磁参数,给出典型各向异性阻抗面目标的电磁仿真算例,结果与Mie级数等精确解吻合良好,显示了该方法的有效性。 展开更多
关键词 电磁散射 各向异性 阻抗边界条件 矩量法-物理光学混合算法
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阻尼边界条件的声波散射问题的三种数值求解方法 被引量:6
18
作者 麦宏晏 王连堂 孟文辉 《工程数学学报》 CSCD 北大核心 2005年第5期827-832,共6页
利用位势理论将阻尼边界条件的声波散射问题转换为一个第二类边界积分方程,在二维情形下给出了Nystrom方法,Garlerkin方法和配置法这三种数值方法并通过对具体的数值例子的分析比较表明Nystrom方法在处理该问题时是最好的。
关键词 HELMHOLTZ方程 阻尼边界条件 远常模式
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阻尼边界条件散射问题的数值解法 被引量:3
19
作者 王连堂 杨阿莉 +2 位作者 管金友 王青云 张梅东 《数学物理学报(A辑)》 CSCD 北大核心 2009年第6期1704-1713,共10页
该文研究了光滑区域上二维Helmholtz方程阻尼边界条件外问题的数值解法,应用单双层位势组合来逼近散射场,因此积分方程中含有超奇异算子.给出了超奇异算子的离散化方法,在Holder空间中给出了误差估计和解析边界的收敛性分析.最后针对该... 该文研究了光滑区域上二维Helmholtz方程阻尼边界条件外问题的数值解法,应用单双层位势组合来逼近散射场,因此积分方程中含有超奇异算子.给出了超奇异算子的离散化方法,在Holder空间中给出了误差估计和解析边界的收敛性分析.最后针对该方法给出数值实例,以表明该方法的有效性. 展开更多
关键词 HELMHOLTZ方程 阻尼边界条件 积分方程 超奇异算子.
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任意截面非均匀各向异性阻抗柱体的电磁散射 被引量:2
20
作者 余定峰 姚菁晶 +3 位作者 何思远 朱国强 叶萄 殷红成 《电波科学学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第5期979-983,共5页
采用矩量法(MoM)结合阻抗边界条件研究了二维无限长任意形状截面非均匀各向异性阻抗柱体的电磁散射特性。散射场通过Stratton-Chu电场积分方程、电流连续性方程和二维格林函数予以求解。当柱体截面矢径的模等于恒定值时,目标退化为二维... 采用矩量法(MoM)结合阻抗边界条件研究了二维无限长任意形状截面非均匀各向异性阻抗柱体的电磁散射特性。散射场通过Stratton-Chu电场积分方程、电流连续性方程和二维格林函数予以求解。当柱体截面矢径的模等于恒定值时,目标退化为二维无限长圆柱,提出的计算方法仍然有效。计算得到的散射宽度结果与解析法、物理光学法(PO)的结果进行了比较,吻合良好。 展开更多
关键词 电磁散射 各向异性 矩量法 阻抗边界条件
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