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金属片狭缝的快速DGTD算法研究 被引量:1
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作者 杨谦 魏兵 李林茜 《电波科学学报》 CSCD 北大核心 2024年第6期1083-1088,共6页
某些精细结构(如周期结构)仿真中常含有金属片狭缝结构,此类结构精确仿真需要适应狭缝网格尺寸,消耗计算资源较大。为解决此问题,本文借鉴本小组前期细导线研究结果,基于电磁学理论中的对偶原理,即细导线可等效为电流、金属狭缝可等效... 某些精细结构(如周期结构)仿真中常含有金属片狭缝结构,此类结构精确仿真需要适应狭缝网格尺寸,消耗计算资源较大。为解决此问题,本文借鉴本小组前期细导线研究结果,基于电磁学理论中的对偶原理,即细导线可等效为电流、金属狭缝可等效为磁流,在研究中将金属片狭缝等效为磁流,从而避开复杂的前处理建模过程,可以降低建模及计算难度。算例表明,本文方案精确度较高,且能大幅降低计算资源,对其进一步优化研究可为相关多尺度问题提供技术储备。 展开更多
关键词 时域非连续伽辽金法 周期结构 金属片狭缝 细导线 快速算法
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二维DGTD方法中UPML吸收边界的实现 被引量:4
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作者 李林茜 魏兵 +1 位作者 杨谦 葛德彪 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期86-90,共5页
针对二维情形单轴各向异性完全匹配层吸收边界条件,研究了横磁波情形时域离散伽略金算法单轴各向异性完全匹配层吸收边界的理论基础和实现方案.借鉴时域有限差分方法——时域离散伽略金算法中吸收边界阻抗匹配、各向异性介质参数设置和... 针对二维情形单轴各向异性完全匹配层吸收边界条件,研究了横磁波情形时域离散伽略金算法单轴各向异性完全匹配层吸收边界的理论基础和实现方案.借鉴时域有限差分方法——时域离散伽略金算法中吸收边界阻抗匹配、各向异性介质参数设置和匹配矩阵等思想,结合时域离散伽略金算法空间离散网格的非结构特性和离散单元之间场量传递的特点,给出了在单轴各向异性完全匹配层中电磁场量时域迭代公式,进一步离散成为离散时域迭代计算式.由于时域离散伽略金算法网格的非结构特性,一阶SM吸收边界条件一般对入射电磁波的反射率在-24dB左右.仿真算例说明,给出的时域离散伽略金算法单轴各向异性完全匹配层吸收边界对电磁波的双重衰减达130dB,表明单轴各向异性完全匹配层具有良好的吸收效果. 展开更多
关键词 时域离散伽略金方法 单轴各向异性完全匹配层 横磁波
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DGTD用于RCS计算的初步研究 被引量:2
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作者 杨谦 魏兵 +1 位作者 李林茜 葛德彪 《雷达学报(中英文)》 CSCD 2015年第3期361-366,共6页
时域离散伽辽金法(Discontinuous Galerkin Time Domain,DGTD)同时具有时域有限元算法(Finite Element Time Domain,FETD)非结构网格剖分和时域有限差分算法(Finite Difference Time Domain,FDTD)显式迭代的优点,是一种非常有前途的电... 时域离散伽辽金法(Discontinuous Galerkin Time Domain,DGTD)同时具有时域有限元算法(Finite Element Time Domain,FETD)非结构网格剖分和时域有限差分算法(Finite Difference Time Domain,FDTD)显式迭代的优点,是一种非常有前途的电磁计算方法,该文首先描述了基于矢量基函数的时域离散伽辽金法的基本原理。然后,给出了DGTD处理散射问题时平面波入射加入的具体实现方法。最后,给出了金属球、介质球和金属弹头宽带散射的算例,算例结果的比较表明了该文算法的正确性和有效性。该文的研究,为复杂目标雷达散射截面RCS的准确预估打下了坚实的基础。 展开更多
关键词 时域离散伽辽金方法 时域有限差分 有限元 雷达散射截面
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时域间断伽辽金-粒子模拟方法研究进展 被引量:1
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作者 陈再高 齐红新 +1 位作者 李炎培 任泽平 《电波科学学报》 CSCD 北大核心 2024年第5期818-826,共9页
时域间断伽辽金-粒子模拟(discontinuous Galerkin time-domain particle-in-cell,DGTD-PIC)方法采用非结构网格能准确描述复杂结构,采用高阶基函数进一步提高了计算的精度,同时避免了求解大型逆矩阵,在等离子体和高功率电磁学相关数值... 时域间断伽辽金-粒子模拟(discontinuous Galerkin time-domain particle-in-cell,DGTD-PIC)方法采用非结构网格能准确描述复杂结构,采用高阶基函数进一步提高了计算的精度,同时避免了求解大型逆矩阵,在等离子体和高功率电磁学相关数值模拟方面具有广泛的用途。近年来国内外报道了大量DGTD-PIC方面的研究工作,该方法在核心关键技术方面已取得了许多突破性进展。为促进DGTD-PIC方法的发展及应用,本文对该方法在修正势的DGTD电磁场计算方法、复频移完全匹配层边界、非结构网格中带电粒子定位与电荷和电流分配等关键技术方面所取得的研究成果进行了详细介绍。 展开更多
关键词 等离子体模拟 时域间断伽辽金(dgtd)方法 有限元方法 全电磁粒子模拟算法 真空电子器件
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探地雷达正演的间断伽辽金法影响因素分析
5
作者 冯德山 刘硕 +5 位作者 王珣 丁思元 张华 苏玄 陈磊 颜照坤 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期1273-1284,共12页
时域间断伽辽金(discontinuous Galerkin time-domain, DGTD)算法具有守恒性、稳定性、高精度性和间断性等优点,现已成为一种有效的探地雷达(Ground penetrating radar, GPR)正演方法.为了提高DGTD算法的计算效率和精度,作者详细分析了... 时域间断伽辽金(discontinuous Galerkin time-domain, DGTD)算法具有守恒性、稳定性、高精度性和间断性等优点,现已成为一种有效的探地雷达(Ground penetrating radar, GPR)正演方法.为了提高DGTD算法的计算效率和精度,作者详细分析了数值通量、时间离散格式、单元大小与局部基函数阶次、网格剖分方式等影响因素.数值实验表明,局部Lax-Friedrichs中τ=1/2的补偿数值通量既可以消除伪解,又可以提高计算精度;在精度相同的情况下,低存储显式Runge-Kutta方案(low-storage explicit Runge-Kutta, LSERK)的稳定性条件和低存储优势要明显优于其它两种时间离散格式,尤其是在大型复杂模型和三维正演模拟中更有优势.而提高基函数的阶次或增大网格数,均可以提高其误差的收敛性,局部基函数阶次N和单元大小d与电磁波波长λ的适用关系为d/N约等于λ/15;当单元数目大致相等时,网格剖分方式对于高阶DGTD算法的影响较小,说明DGTD算法对网格具有较好的适应性.最后,采用DGTD算法对火星乌托邦平原模型进行正演,验证了基于最优参数的DGTD算法模拟精度高,可为火星乌托邦平原GPR实测数据的解译奠定理论基础. 展开更多
关键词 探地雷达 时域间断伽辽金 数值通量 时间离散格式 高阶基函数
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时域非连续伽辽金法在谐振腔中的应用 被引量:2
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作者 杨谦 魏兵 +2 位作者 李林茜 葛德彪 王飞 《电波科学学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第4期707-712,共6页
给出了时域非连续伽辽金(Discontinuous Galerkin Time Domain,DGTD)法的基本思想,从Maxwell方程出发得到弱解形式和矩阵方程,进一步给出了DGTD步进计算式.计算了空腔和填充谐振腔的谐振频率,并与解析结果相比较.算例表明在谐振腔计算中... 给出了时域非连续伽辽金(Discontinuous Galerkin Time Domain,DGTD)法的基本思想,从Maxwell方程出发得到弱解形式和矩阵方程,进一步给出了DGTD步进计算式.计算了空腔和填充谐振腔的谐振频率,并与解析结果相比较.算例表明在谐振腔计算中DGTD可以达到很高的精度. 展开更多
关键词 非连续伽辽金法 时域有限元 谐振腔
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基于时域间断有限元方法的生物组织非傅立叶热行为数值分析 被引量:3
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作者 郭攀 武文华 吴志刚 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第4期538-542,553,共6页
在热传导分析中,当热流与温度梯度存在时间延迟时,需采用非傅立叶热传导模型进行分析。生物组织具有较强的热松弛时间系数,承受激光、微波及烧烫等作用时,其呈现出较强的非傅立叶行为。本文对脉冲热源作用下生物组织的非傅立叶热传导进... 在热传导分析中,当热流与温度梯度存在时间延迟时,需采用非傅立叶热传导模型进行分析。生物组织具有较强的热松弛时间系数,承受激光、微波及烧烫等作用时,其呈现出较强的非傅立叶行为。本文对脉冲热源作用下生物组织的非傅立叶热传导进行研究,针对强脉冲引起的温度场在空间域的高梯度变化、波阵面的间断行为以及通用传统时域数值方法会带来虚假数值振荡的特点,提出采用所发展的时域间断Galerkin有限元法(DGFEM)进行求解计算。对多种脉冲热源作用下的非傅立叶热传导过程进行数值模拟,通过考量强脉冲作用下温度场分布和热致生物组织损伤行为的影响,表明了本文所发展的DGFEM能够有效、准确地描述温度场空间分布和热传导过程以及非傅立叶行为下的生物热损伤更为明显,在生物组织热行为分析中应该受到重视。 展开更多
关键词 非傅立叶热传导 时域间断galerkin有限元法(DGFEM) 脉冲热源 热损伤 生物组织
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井下采空区时域不连续伽辽金法电磁正演
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作者 王树奇 黄茸茸 吴楠 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2021年第2期348-354,共7页
为了获取准确的井下采空区的地理信息,利用时域不连续伽辽金法(DGTD)和高阶叠层矢量基函数的特点,建立了井下采空区三维空间模型,研究了高阶叠层矢量基函数阶数对井下采空区电磁正演精度的影响,得到井下采空区电磁场强度的空间分布规律... 为了获取准确的井下采空区的地理信息,利用时域不连续伽辽金法(DGTD)和高阶叠层矢量基函数的特点,建立了井下采空区三维空间模型,研究了高阶叠层矢量基函数阶数对井下采空区电磁正演精度的影响,得到井下采空区电磁场强度的空间分布规律。井下采空区电磁正演模拟结果表明,采用2.5阶叠层矢量基函数的DGTD方法计算精度比传统低阶棱边基函数提高了74%,证明了该方法对复杂目标电磁特性研究的实用性,并能准确可靠地实现井下采空区地质结构的电磁探测。 展开更多
关键词 井下采空区 时域不连续伽辽金法 高阶叠层矢量基函数 电磁正演
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改进的二维三维混合时域不连续伽辽金方法 被引量:2
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作者 买文鼎 郝文曲 +2 位作者 李平 刘露 胡俊 《电波科学学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第1期33-40,共8页
对高速信号通过电源板时的电源完整性(power integrity,PI)问题进行研究时,因为电源板中主要模式分布为零阶平行板模式,可以采用二维简化以提高效率.而对于隔离盘或其它存在纵向不连续性的区域,则应采用三维算法以保证精度.将两者结合... 对高速信号通过电源板时的电源完整性(power integrity,PI)问题进行研究时,因为电源板中主要模式分布为零阶平行板模式,可以采用二维简化以提高效率.而对于隔离盘或其它存在纵向不连续性的区域,则应采用三维算法以保证精度.将两者结合起来的一种二维三维(2D/3D)混合时域不连续伽辽金(discontinuous Galerkin time domain,DGTD)方法可以兼顾精度与效率,有效地处理这类电磁全波计算问题.其中二维、三维方法采用同一套三棱柱离散的网格,通过适当设置基函数,二维区域与二维区域之间可以方便快速地相互转化.随着电磁波的传播,二维、三维的适用区域是随时间、空间动态变化的.为了准确地捕捉这种动态变化,文中提出的一种改进的自适应判据,在每个时间歩对电磁场进行检测,从而动态地判定二维简化区域.与现有技术的判据控制绝对误差不同,该方法对相对误差进行控制,效率高、精度好,对于不同的结构适应性强.通过数值实验,与商业软件和全三维(3D)DGTD方法的结果进行了比较和验证. 展开更多
关键词 二维三维混合 自适应判据 时域不连续伽辽金 区域分解 模式分解 误差控制 电源完整性 电源板 导孔建模
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电磁场时域数值算法的新进展 被引量:10
10
作者 魏兵 陈娟 +3 位作者 何欣波 范凯航 杨谦 李林茜 《电波科学学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第1期55-68,共14页
电磁场时域计算方法由于一次计算可以获得目标的时域响应,结合傅里叶变换得到宽带信息等的优势越来越受到关注.本文介绍了近年来时域有限差分(finite-difference time-domain,FDTD)法和时域有限元(finite element time-domain,FETD)无... 电磁场时域计算方法由于一次计算可以获得目标的时域响应,结合傅里叶变换得到宽带信息等的优势越来越受到关注.本文介绍了近年来时域有限差分(finite-difference time-domain,FDTD)法和时域有限元(finite element time-domain,FETD)无条件稳定算法方面的研究进展以及FETD算法的更新方案--时域非连续伽辽金(discontinuous Galerkin time-domain,DGTD)方法的新进展. 展开更多
关键词 时域非连续伽辽金(dgtd)法 时域有限元(FETD)算法 时域有限差分(FDTD)方法 无条件稳定 数值通量
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电磁场2.5维时域间断有限元方法 被引量:1
11
作者 侯毅然 王玉恒 +2 位作者 王向晖 张杰 齐红新 《强激光与粒子束》 CAS CSCD 北大核心 2021年第7期93-99,共7页
介质沿空间固定方向均匀分布的结构在电磁导波器件中有十分广泛的应用,对这类器件的分析通常被称为2.5D电磁问题。利用器件在固定方向介质分布均匀的特点,将电磁场量沿该方向进行空间傅里叶变换,可以把对三维问题的分析转化为两维问题求... 介质沿空间固定方向均匀分布的结构在电磁导波器件中有十分广泛的应用,对这类器件的分析通常被称为2.5D电磁问题。利用器件在固定方向介质分布均匀的特点,将电磁场量沿该方向进行空间傅里叶变换,可以把对三维问题的分析转化为两维问题求解,从而极大地减小计算开销。针对传统基于差分的2.5D电磁场算法在弯曲形状逼近上有阶梯误差的缺陷,本文提出了基于三角形网格的2.5D时域间断有限元方法(DGTD),并用它模拟了电偶极子与光纤的耦合效率和光子晶体光纤的色散特性。与基于规则网格的2.5D差分方法进行对比。结果表明,文中建立的2.5D DGTD方法对弯曲形状的模拟更加逼真,计算内存占用最大减少10.4%,计算精度最大相差0.011%,计算时间缩短74.9%,计算效率提高。 展开更多
关键词 时域间断有限元 2.5D FDTD 电磁场分析 光纤
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非结构网格瞬态电磁场计算中的高效通信方法 被引量:3
12
作者 李岷轩 江树刚 +1 位作者 吴庆恺 林中朝 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期16-23,共8页
针对使用非结构网格的时域间断伽略金方法在并行计算时通信复杂的问题,提出一种适用于瞬态电磁场大规模并行计算的最小通信周期策略。将进程间点对点通信的拓扑结构映射为通信矩阵,利用通信缓冲区未满时非关联进程的通信互不干扰特性,... 针对使用非结构网格的时域间断伽略金方法在并行计算时通信复杂的问题,提出一种适用于瞬态电磁场大规模并行计算的最小通信周期策略。将进程间点对点通信的拓扑结构映射为通信矩阵,利用通信缓冲区未满时非关联进程的通信互不干扰特性,对互不干扰的进程通信顺序进行排序,将每轮同时进行的通信记为同一个通信周期,重新填充通信矩阵。最小通信周期策略对初始通信矩阵不断递归地取各元素余子式,每次递归结束后即得到一个通信周期中同时进行通信的进程,将这些进程对应的元素排除在下一次递归之外,直到所有初始通信矩阵所有元素排序完毕。最小通信周期策略能够有效降低并行迭代计算过程中的总通信周期数,减少通信过程消耗的时间,从而提升算法的计算效率。与传统策略相比,最小通信策略的通信周期数缩减到3%,并行效率显著提高,计算时间减少。同时,使用该策略在国产超级计算机神威·太湖之光上以8000核组(8000进程,520000核心)进行计算时取得了约70.38%(10倍扩展)的并行效率。 展开更多
关键词 时域间断伽略金方法 辅助微分方程 并行算法
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基于时域不连续伽辽金算法的时域屏蔽效能分析
13
作者 贾正朗 刘欣怡 +2 位作者 张欢欢 吴为军 陶理 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2023年第4期84-94,共11页
[目的]为精确分析金属屏蔽腔的时域屏蔽效能,提出一种基于局部时间步进技术和并行技术的时域不连续伽辽金(DGTD)算法。[方法]利用DGTD算法,对金属屏蔽腔进行全波电磁仿真,进而计算时域屏蔽效能(TDSE);利用局部时间步进(LTS)技术增大时... [目的]为精确分析金属屏蔽腔的时域屏蔽效能,提出一种基于局部时间步进技术和并行技术的时域不连续伽辽金(DGTD)算法。[方法]利用DGTD算法,对金属屏蔽腔进行全波电磁仿真,进而计算时域屏蔽效能(TDSE);利用局部时间步进(LTS)技术增大时间步长,然后结合并行技术显著缩短计算时间;分析金属屏蔽腔的孔径尺寸、腔体厚度、阵列孔间距等设计参数对时域屏蔽效能的影响。[结果]数值算例结果显示,所提方法正确、有效。[结论]所提方法为电磁屏蔽问题的仿真提供了一种有效的工具,对金属屏蔽腔的设计具有一定的指导意义。 展开更多
关键词 金属屏蔽腔 时域屏蔽效能 时域不连续伽辽金算法 局部时间步进 并行技术
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利用时域间断伽辽金算法求解Tellegen介质中的电磁波 被引量:1
14
作者 黄鹏 周远国 +1 位作者 任强 王焱 《空军工程大学学报》 CSCD 北大核心 2023年第5期88-94,共7页
目前,利用时域间断伽辽金方法(DGTD)求解各类介质中的电磁传播问题时,通常考虑求解普通介质本构关系的麦克斯韦方程组。然而,具有非互易性本构关系的Tellegen介质中的电磁传播非常复杂,且少有研究。基于Tellegen介质的本构关系,推导出... 目前,利用时域间断伽辽金方法(DGTD)求解各类介质中的电磁传播问题时,通常考虑求解普通介质本构关系的麦克斯韦方程组。然而,具有非互易性本构关系的Tellegen介质中的电磁传播非常复杂,且少有研究。基于Tellegen介质的本构关系,推导出了一种适用于该介质的时域间断伽辽金系统矩阵离散方案,准确模拟了平面波在Tellegen介质中的时域传播特性。利用所提出的算法,计算了空气与Tellegen介质的分层空间模型,分析了Tellegen介质对电磁波极化偏转角度的影响;同时,针对不同电磁参数的Tel-legen介质,计算了反射波与透射波的电场偏转角度,并将时域间断伽辽金方案计算的结果与文献[1]以及解析解进行了对比,验证了该方法的有效性与可行性。 展开更多
关键词 Tellegen介质 时域间断伽辽金方法(dgtd) 系统矩阵离散方案 瞬态传播特性
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