有限元边界积分结合撕裂对接法分析电磁散射

有限元边界积分方法采用有限元法分析物体内部复杂材料,采用矩量法分析物体开域表面,充分结合了两种方法的优点。然而单机求解电大尺寸问题面临着运算速度不高和内存容量不足的问题,因此发展有效的并行技术亟不可待。利用区域分解法固有的并行性,将有限元撕裂对接法引入到有限元边界积分方法中,解决了硬件资源不足的问题,提高了求解问题的效率。该方法在处理内部未知量大和内部材料复杂的电大尺寸问题方面具有较大优势。给出的数值算例充分证明了该方法的可行性和有效性。

用有限元-边界积分法研究有限壁厚矩形波导窄边斜缝

本文应用有限元－边界积分法研究有限壁厚矩形波导窄边斜缝导纳特性。该方法首先用等效源原理及镜像原理建立缝隙表面磁场积分方程，然后把它们代入到缝腔中场满足的变分公式中，最后用有限元法求得缝腔中及口面上的电场分布．进一步求解把缝等效为传输线上对称T型网络时缝并联导纳与缝倾斜角度及切割深度的关系。同时，观察了波导壁厚度及缝宽对谐振频率的影响。计算数据与最新发表的实验数据比较，结果基本一致。

非均匀介质结构中线天线辐射问题的有限元-边界积分方法

采用有限元边界积分方法,通过把所求解区域分成内外两部分,内场用有限元计算,外场用边界积分计算,分析了线天线辐射问题.边界积分采用伽略金方法处理,并用变换解决了积分方程的奇异性问题,最后给出了仿真结果.

导弹目标RCS计算的高阶有限元-边界积分方法

导弹目标的RCS对于目标探测识别及导弹的隐身设计都有重要的意义。提出了一种基于高阶叠层基函数的高阶有限元-边界积分(FE-BI)方法,用来分析复杂电大尺寸导弹目标的电磁散射特性。该方法在有限元部分和边界部分都使用高阶叠层基函数,通过具体的算例可看出使用这种高阶叠层基函数的FE-BI方法具有更优的矩阵性态。同时比较了高阶FE-BI方法和低阶FE-BI方法,可看出高阶FE-BI方法具有更高的精确性,可有效地减小所分析问题需要的未知量,减小内存消耗。

求解各向异性介质涂覆的薄壳元-边界积分法

为了克服传统有限元-边界积分方法在分析薄涂敷目标时采用四面体单元离散导致未知量非常多及需要大量的计算机存储量的缺点,采用薄壳单元(SHELL)与边界积分方法相结合分析各向异性涂敷目标的电磁特性.薄壳单元可以大大减少未知量数目,并可将体积分转化为面积分,使计算量大为减少.用薄壳元-边界积分方法考察了不同厚度及媒质涂敷时对电磁散射特性的影响,证明了该方法是精确的,在减少未知量、存储量和计算时间上具有极大的优势.

基于有限元对双负介质覆盖导体方柱的宽带散射特性分析

文章应用有限元-边界积分法分析了双负介质覆盖导体方柱的电磁散射。与相关文献结果对比验证了该算法和程序的正确性。计算表明:由于模拟的双负介质是匹配介质,其吸波性能要优于等离子体,适当选取双负介质参数,可以使双负介质包层有效地减小目标的雷达回波。

二维涂敷导体柱电磁散射特性的有限元分析

本文利用有限元-边界积分方程混合方法计算一个介质涂敷二维导体柱的电磁散射特性。文中利用有限元算法来计算柱体虚构边界内部场,用边界积分方程法计算虚构边界外部场,虚构边界上通过场的连续性耦合,得到一个内部场和边界场解的耦合方程组,从而计算出边界外部任何位置的散射场及雷达散射截面。所得结果与其它文献中的精确结果比较,吻合很好。

一种基于高阶矢量基函数的叠层预条件技术

基于六面体的高阶叠层基函数,提出了一种新颖的构造预条件矩阵的方法.该方法基于叠层基函数特有的嵌套性质,利用特殊的编号策略,将由有限元方法导致的系数矩阵分成块矩阵的形式,最后由不完全LU分解(ILU)导出近似的预条件矩阵.结合该预条件技术,发展了一种叠层预条件-GMRES算法,并将该预条件算法用于加速三维腔体散射的矢量有限元/边界积分(FE-BI)矩阵方程的迭代求解,讨论了该预条件算法中块矩阵ILU分解截断门限Tdr对算法的影响.

结合高阶矢量FE/BI方法的快速WCAWE计算

将矢量有限元/边界积分混合方法(FE/BI)用于背腔式贴片天线的输入阻抗建模,在FE/BI方法中,采用基于六面体网格(hexahe dron)的高阶矢量基函数(higher order vector basis functions)展开未知场分量;结合高阶矢量FE/BI,采用最近发展起来的WCAWE技术(Well-Conditioned Asymptotic Waveform Evaluation)实现了贴片天线输入阻抗的快速计算;WCAWE技术通过正交化的方式获得低阶模型,这种方式避免了Arnoldi等子空间技术增加矩阵尺度的缺点,同时也确保具有比传统的AWE更好的频带展宽特性;关于输入阻抗计算的数值结果将证明WCAWE技术的优势.

一种电大尺寸深腔散射的有效计算方法

针对电大尺寸深腔散射计算需求过高的问题,提出了一种基于有限元—边界积分(FE-BI)法的有效计算方法.该方法利用FE-BI法计算腔体散射时矩阵元素及激励向量的特点,基于广义高斯消去法的思想,将腔体沿纵深方向划分为若干层,逐层推进计算.计算所需最大内存仅与腔体的横截面尺寸相关,而与腔体的深度无关.通过进一步挖掘算法的特点,优化层间传递方案和矩阵计算,显著提高了算法的计算效率.数值实验结果表明,该方法能够快速准确地实现深腔体的RCS计算.

一种基于FE-BI的飞机进气道RCS的有效计算方法

针对飞机进气道RCS的计算,提出了一种基于有限元—边界积分(FE-BI)法的有效计算方法。该方法利用FE-BI法计算进气道散射时矩阵元素及激励向量的特点,基于广义高斯消去法,将进气道沿纵深方向划分为若干层,逐层推进计算。计算所需最大内存仅与进气道的横截面尺寸相关而与进气道的深度无关,计算时间与进气道的长度成正比。数值计算结果表明:在满足剖分及分层要求的前提下,该方法是一种精确的计算方法,且可以使计算效率明显提高。

FE-BI分析等离子体覆盖导体方柱的宽带RCS

文章将有限元-边界积分法(FE-BI)与渐进波形估计技术(AWE)相结合应用到宽带电磁散射特性分析中。首先应用该理论计算导体方柱的宽带雷达散射界面(RCS)并与FE-BI逐点计算进行了比较,接着计算了导体表面覆盖不同密度、不同碰撞频率的等离子体的宽带RCS。计算结果表明,FE-BI结合AWE技术比有限元逐点计算省时,且等离子体的使用能有效地减小雷达散射截面。

不同环境影响下共形蝶形天线性能的理论分析

采用有限元-边界积分方程方法(FE-BI)系统分析了不同环境情况下的共形天线性能。以典型的平面和圆柱共形蝶形天线为例,分析了共形天线的一般辐射性能及散射特性,针对天线表面涂覆不同吸波涂层的复杂问题进行了讨论;最后,结合实际天线的工作情况,分析了共形天线馈源对其散射特性的影响,以及受到入射场影响时天线方向图的变化。研究表明:不同环境情况下天线的辐射和散射性能均有较大改变,环境因素成为天线设计中不容忽视的问题。

磁化等离子体包覆下微带天线的辐射特性分析

高超声速飞行器在高速飞行中,与周围空气摩擦产生高温使空气电离,进而产生一种强反射、强衰减并且高度不均匀的等离子体壳套,它会包覆于飞行器表面,影响与地面的通信,造成通信"黑障"现象的发生。利用有限元-边界积分[1]方法对等离子体包覆下的微带天线辐射特性进行了仿真,计算了微带天线在包覆等离子体后辐射特性变化。并且证明了通过对等离子体壳套强加磁场,将其磁化,能打开通信窗口,使微带天线正常工作,从而验证了"磁窗天线"[2]方案解决"黑障"现象的可行性。

圆锥对数螺旋天线辐射特性的理论分析

采用有限元-边界积分方程方法(FE-BI)系统分析了不同结构参量变化对双臂圆锥对数螺旋(CLS)天线性能的影响。分析了不同工作频率对圆锥螺旋天线方向图的影响,改变螺旋线包角对其性能进行了讨论;研究了圆锥半张角对辐射特性的影响。研究表明:螺旋线包角和圆锥半张角对有限长CLS天线的辐射方向性有较大影响,实际应用中应充分考虑。

介质圆锥对数螺旋天线特性的理论研究

采用有限元-边界积分方程方法(FE-BI)分析了不同结构参量对介质体上的圆锥对数螺旋天线性能的影响。首先对比了同样结构和工作频率下介质圆锥对数螺旋天线与普通圆锥螺旋天线方向图的差异,然后分析了圆锥参量和螺旋参量对介质圆锥天线的影响,最后在给定的介质参量下,仿真得出辐射特性较好的螺旋天线结构参量。

沉积盆地-山体耦合场地对平面P波、SV波和Rayleigh波的二维散射分析

盆山耦合地形作为一种常见的复杂场地,其对地震动的复合影响目前尚未得到清晰认知。为此,引进一种高精度的有限元-间接边界积分方程耦合方法(FEM-IBIEM),探讨沉积盆地及其邻近山体对地震波(平面P波、SV波和Rayleigh波)的多次散射作用。数值结果表明:沉积盆地及其邻近山体存在显著的动力相互作用,整体位移响应特征依赖于山体、盆地的空间位置和几何特征,入射地震波的频率和角度等因素;整体上看,P波垂直入射下,较高山体的存在对沉积盆地内部位移具有明显的放大效应;SV波入射下,山体的影响相对较小,且盆地内部不同位置可能会表现出完全不同的放大或缩小特征;Rayleigh波从山体一侧入射时,山体对沉积盆地存在明显的"屏障"作用,而从盆地一侧入射时,在低频段山体反而会表现出放大作用;总体上看较高山体对沉积盆地的影响程度更为显著。鉴于山体的存在显著改变了沉积盆地的位移幅值和频谱特性,实际盆地的地震动确定需考虑邻近山体的影响。