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能群独立的中子输运非结构网格自适应加密
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作者 郭海兵 阮政霖 马纪敏 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期1495-1504,共10页
为兼顾中子输运的模拟精度和计算效率,对网格进行自适应加密和区域分解并行是有效技术途径。通常各能群的中子通量密度分布有较大差异,采用统一的网格不能最佳匹配各群通量密度的空间变化,只能全局加密网格或损失精度。本文通过对各能... 为兼顾中子输运的模拟精度和计算效率,对网格进行自适应加密和区域分解并行是有效技术途径。通常各能群的中子通量密度分布有较大差异,采用统一的网格不能最佳匹配各群通量密度的空间变化,只能全局加密网格或损失精度。本文通过对各能群中子通量密度分别进行后验误差估计,开展能群独立的局部网格加密,获得与各能群的中子通量密度分别匹配的多组非结构网格,即基于共同父网格(粗网格)的多组独立子网格(细网格),进而开发了在这种层次化父-子网格上的多群中子输运模拟耦合算法,通过连续的多轮次自适应加密,实现了不受初始网格分辨率影响的高精度、高效率求解。基于该网格方法建立了间断有限元输运程序ENTER-Ⅱ,并借助开源算法库DEAL.Ⅱ实现了区域分解并行。初步验证表明,计算结果符合良好,时间效率有明显提升。 展开更多
关键词 中子输运 间断有限元 非结构网格 自适应加密 父-子网格 区域分解
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高功率微波作用下三维结构中多物理场耦合过程仿真方法研究综述
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作者 张浩轩 王寅达 +11 位作者 王一尧 白容川 陈哲 李谭毅 王大伟 王卫杰 谢浩 赵振国 詹启伟 周海京 周亮 尹文言 《电波科学学报》 CSCD 北大核心 2024年第5期852-869,共18页
电子系统暴露在高功率微波中,产生的多物理耦合效应会引发其性能降低甚至损毁。为指导其电磁防护设计,需要研究大规模电(磁)-热-应力耦合并行仿真方法。通过集成高性能并行计算框架和区域分解方法(domain decomposition method,DDM),可... 电子系统暴露在高功率微波中,产生的多物理耦合效应会引发其性能降低甚至损毁。为指导其电磁防护设计,需要研究大规模电(磁)-热-应力耦合并行仿真方法。通过集成高性能并行计算框架和区域分解方法(domain decomposition method,DDM),可以实现超大规模复杂结构的高效数值模拟。在无源结构的电-热-应力耦合数值模拟中,每个时间步都需要反复求解电流连续性方程、热传导方程和热应力方程,场间通过焦耳热和温变材料参数实现耦合,当达到稳态后,进入下一个时间步;在射频无源结构的电磁-热-应力耦合过程数值模拟中,每个时间步内分别求解电磁场和热场,并通过耗散功率和温变材料参数实现场间耦合,当达到稳态后,根据温升计算热应力,然后进入下一个时间步。本文回顾了电(磁)-热-应力大规模并行仿真的实现方法,并列举了国内外科研团队在键合线阵列、系统级封装、微波滤波器等多种复杂结构的多物理场模拟方面的标志性成果。 展开更多
关键词 多物理场计算 高功率微波(HPM) 有限元方法(FEM) 区域分解方法(DDM) 高性能计算
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基于多区多求解器的金属-介质复合目标电磁散射特性分析
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作者 刘露 邓世豪 +2 位作者 米晓林 江明 杨毅 《制导与引信》 2024年第3期46-53,共8页
在导弹类金属-介质复合目标电磁散射特性求解过程中,采用常规迭代求解方法存在难以收敛以及内迭代边界积分区域重复求解的问题。针对该问题,在传统有限元边界积分区域分解法(finite element boundary integral domain decomposition met... 在导弹类金属-介质复合目标电磁散射特性求解过程中,采用常规迭代求解方法存在难以收敛以及内迭代边界积分区域重复求解的问题。针对该问题,在传统有限元边界积分区域分解法(finite element boundary integral domain decomposition method,FE-BI-DDM)的基础上,采用了更为灵活的多区多求解器的方法(multi domain multi solver method,MDMSM)。该方法对导弹类金属-介质复合目标中难以收敛的金属区域,使用快速直接求逆的方法求解,由于可以使用独立的网格模型进行电磁建模,避免了内迭代部分的模型重复建立过程,从而大幅减少了整体模型求解时间。实验结果表明:所提方法可以在相同计算精度的条件下,以不过多增加内存空间为前提,大幅缩短了导弹类目标的金属-介质复合模型的电磁求解时间。该方法为开展导弹类目标特性分析提供了一条可行的技术途径。 展开更多
关键词 有限元边界积分区域分解法 多区多求解器方法 金属-介质复合目标 迭代求解 快速直接求解
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并行有限元计算中的接触算法 被引量:11
4
作者 王福军 王利萍 +1 位作者 程建钢 姚振汉 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第3期422-427,共6页
针对动态接触问题的有限元并行计算,提出了一种新的接触算法.新算法引入局部拉氏乘子技术来计算接触力.由于同时考虑了无穿透的接触约束条件和相邻接触对的相互影响,较之广泛使用的罚参数法,新算法使接触约束条件和系统平衡方程得到... 针对动态接触问题的有限元并行计算,提出了一种新的接触算法.新算法引入局部拉氏乘子技术来计算接触力.由于同时考虑了无穿透的接触约束条件和相邻接触对的相互影响,较之广泛使用的罚参数法,新算法使接触约束条件和系统平衡方程得到更充分的满足.虽然为提高接触计算精度而在局部采用了迭代技术,但算法仍然具有较高的效率,且与显式时间积分方案完全相容.此外,通过构造专门的区域分解方案,实现了将现有为串行程序开发的搜索算法平滑移植到并行环境的目标.数值算例表明,所提出的接触算法具有很好的并行性,在保证了接触问题并行计算精度的同时,取得了满意的并行效率. 展开更多
关键词 有限元法 并行计算 接触算法 显式时间积分 区域分解
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组合梁中的时效行为计算分析 被引量:7
5
作者 王军文 刘志勇 龙佩恒 《中国铁道科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第1期48-53,共6页
采用按龄期调整的有效模量,结合有限单元步进法,提出一种计算组合梁中时效行为的方法。该方法通过迭代法计算与时间有关的混凝土收缩徐变及力筋松弛引起的预应力损失。应用这种分析方法,编制相应的计算程序,进行一个组合框架及一座两跨... 采用按龄期调整的有效模量,结合有限单元步进法,提出一种计算组合梁中时效行为的方法。该方法通过迭代法计算与时间有关的混凝土收缩徐变及力筋松弛引起的预应力损失。应用这种分析方法,编制相应的计算程序,进行一个组合框架及一座两跨连续组合梁的时效行为分析。结果表明,混凝土的收缩、徐变以及预应力损失对组合梁的应力重分布影响很大。 展开更多
关键词 组合梁 时效行为 混凝土收缩徐变 预应力松弛 预应力损失 应力重分布
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三维电磁散射问题区域分解技术研究进展 被引量:7
6
作者 杨明林 吴比翼 +1 位作者 黄晓伟 盛新庆 《电波科学学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第1期34-42,共9页
区域分解算法(domain decomposition method, DDM)是实现大规模电磁散射问题求解的有效途径,其易于并行,与非共形技术结合后,可进一步降低实际应用中目标建模与网格划分的难度,近年来在计算电磁领域引起广泛关注.本文介绍了电磁计算领... 区域分解算法(domain decomposition method, DDM)是实现大规模电磁散射问题求解的有效途径,其易于并行,与非共形技术结合后,可进一步降低实际应用中目标建模与网格划分的难度,近年来在计算电磁领域引起广泛关注.本文介绍了电磁计算领域有限元法(finite element method, FEM)和积分方程法区域分解技术的研究进展,以及它们在合元极技术中的应用.最后,对区域分解合元极技术当前仍然存在的挑战和未来发展方向进行了讨论. 展开更多
关键词 电磁散射 区域分解 有限元法(FEM) 积分方程法 合元极技术
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电大尺寸开口腔体电磁散射特性的DDM/FEM-BIE混合法分析 被引量:8
7
作者 何小祥 徐金平 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2004年第3期500-504,共5页
该文将超松弛重叠及非重叠区域分裂法(DDM)与矢量有限元方法(EB-FEM)、边界积分方程(BIE)法相结合对三维电大尺寸开口腔体的电磁(EM)散射特性进行分析。通过DDM将原腔体分解成若干子腔体,在各子腔体内应用EB-FEM进行分析。腔体间应用矢... 该文将超松弛重叠及非重叠区域分裂法(DDM)与矢量有限元方法(EB-FEM)、边界积分方程(BIE)法相结合对三维电大尺寸开口腔体的电磁(EM)散射特性进行分析。通过DDM将原腔体分解成若干子腔体,在各子腔体内应用EB-FEM进行分析。腔体间应用矢量传输条件进行耦合,最终腔体内电场分布通过迭代获得。在原腔体口面,运用积分方程进行描述.在分析过程中,将传输条件和BIE统一成第三类边界条件形式。最后给出的数值结果验证了DDM/FEM-BIE混合方法分析腔体的电磁散射特性的精确性及高效性。 展开更多
关键词 区域分裂法 DDM 矢量有限元方法 边界积分方程 电大尺寸开口腔体 电磁散射
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岩土工程百万以上自由度有限元并行计算 被引量:12
8
作者 张友良 冯夏庭 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第4期684-688,共5页
讨论了大规模有限元并行计算需要解决的并行策略、大量数据的分布存储、方程组迭代求解和程序实现等问题。采用区域分解的“分而治之”的并行策略实现有限元并行。结合区域分解并行策略,将每个子区域的数据信息存储在相应的各个计算机上... 讨论了大规模有限元并行计算需要解决的并行策略、大量数据的分布存储、方程组迭代求解和程序实现等问题。采用区域分解的“分而治之”的并行策略实现有限元并行。结合区域分解并行策略,将每个子区域的数据信息存储在相应的各个计算机上,实现存储局部化,大大减少并行计算中的通讯量,同时可以实现大规模计算。采用Schur补和共轭梯度法来实现方程组的并行求解,解决岩土有限元病态方程组的求解。采用面向对象的编程技术开发了并行有限元程序。对两个大规模算例进行了并行计算,得到了较好的结果。 展开更多
关键词 并行有限元 区域分解 岩土工程
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Navier-Stokes方程的一种并行两水平有限元方法 被引量:7
9
作者 尚月强 罗振东 《应用数学和力学》 EI CSCD 北大核心 2010年第11期1351-1359,共9页
基于区域分解技巧,提出了一种求解定常Navier-Stokes方程的并行两水平有限元方法.该方法首先在一粗网格上求解Navier-Stokes方程,然后在细网格的子区域上并行求解粗网格解的残差方程,以校正粗网格解.该方法实现简单,通信需求少.使用有... 基于区域分解技巧,提出了一种求解定常Navier-Stokes方程的并行两水平有限元方法.该方法首先在一粗网格上求解Navier-Stokes方程,然后在细网格的子区域上并行求解粗网格解的残差方程,以校正粗网格解.该方法实现简单,通信需求少.使用有限元局部误差估计,推导了并行方法所得近似解的误差界,同时通过数值算例,验证了其高效性. 展开更多
关键词 NAVIER-STOKES方程 有限元方法 两水平方法 重叠型区域分解 并行算法
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有限元SN中子输运模拟的区域分解并行 被引量:2
10
作者 郭海兵 黄洪文 +1 位作者 马纪敏 丁文杰 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期1074-1084,共11页
确定论中子输运方法具有计算速度快、可获取物理量的精细场分布、可高效多物理耦合等优点,随着有限元方法在中子输运模拟中的应用,复杂几何结构、大尺度下的屏蔽问题和临界问题都能得到高保真建模和分析.离散纵标(SN)法是求解中子输运... 确定论中子输运方法具有计算速度快、可获取物理量的精细场分布、可高效多物理耦合等优点,随着有限元方法在中子输运模拟中的应用,复杂几何结构、大尺度下的屏蔽问题和临界问题都能得到高保真建模和分析.离散纵标(SN)法是求解中子输运方程的有效数值方法,基于OpenMP并行机制对各独立离散方向进行并行求解,可提高SN输运模拟的计算速度,但并行规模较有限.对几何空间进行区域分解并采用MPI并行机制,可实现大规模并行扩展,进而实现对大型问题的高精度快速求解.本文采用并行自适应非结构网格应用框架JAUMIN进行区域分解和进程间通信,通过并行SN扫描实现了自主有限元输运程序ENTER的高效并行,完成正确性检验后在天河Ⅱ号超级计算机上使用1440个CPU核完成了1.43×10^7网格单元、2.81×10^9自由度规模问题的测试,计算时间约7.4h.表明该程序具备了有效模拟大型复杂结构中子输运问题的能力,具有一定工程应用价值. 展开更多
关键词 中子输运 有限元方法 区域分解 MPI并行计算 JAUMIN
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非线性动力有限元重叠区域分裂的隐式并行算法 被引量:4
11
作者 付朝江 张武 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第6期783-788,共6页
针对大规模结构非线性瞬态动力分析非常耗时,提出了相应的并行算法。该算法采用无条件稳定的Ne-wmark-β方法(平均加速技术)进行时间积分,并结合区域分裂技术进行分析。它不同于已有的采用非重叠区域的并行算法,而是采用重叠区域的并行... 针对大规模结构非线性瞬态动力分析非常耗时,提出了相应的并行算法。该算法采用无条件稳定的Ne-wmark-β方法(平均加速技术)进行时间积分,并结合区域分裂技术进行分析。它不同于已有的采用非重叠区域的并行算法,而是采用重叠区域的并行算法。对给定结构有限元分析的质量、阻尼、刚度矩阵进行分裂可推出重叠区域分裂算法的计算公式。为改善每一步的求解,采用预估和校正子方案。编写了该算法的程序,在工作站机群上实现了数值算例,验证了算法的性能。计算结果表明该算法优于非重叠区域分裂算法。 展开更多
关键词 并行计算 非线性动力 有限元方法 Newmark算法 非重叠区域分裂.
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棱边元分区的区域分解算法及其在电磁问题中的应用 被引量:2
12
作者 吕志清 安翔 洪伟 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第5期1232-1235,共4页
针对三维电磁问题,该文提出了采用非结构化网格剖分计算区域,并按单元进行区域划分的区域分解算法。将原求解区域划分为若干个不重叠的子区域,先通过求解容量矩阵获得子区域之间连接边界上的场值,再利用矢量有限元快速计算出每个子区域... 针对三维电磁问题,该文提出了采用非结构化网格剖分计算区域,并按单元进行区域划分的区域分解算法。将原求解区域划分为若干个不重叠的子区域,先通过求解容量矩阵获得子区域之间连接边界上的场值,再利用矢量有限元快速计算出每个子区域内部的场值,显著地降低了计算复杂度和存储量。通过引入预条件的Krylov子空间法求解容量矩阵方程,加速了收敛,进一步提高了效率。数值算例验证了该方法的准确性和有效性。 展开更多
关键词 区域分解算法 容量矩阵 矢量有限元
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二维位场重叠型区域分解方法 被引量:2
13
作者 陈爱新 聂在平 《电波科学学报》 EI CSCD 1998年第4期382-387,共6页
区域分解方法在处理复杂求解区域问题上比一般常用方法要优越。本文在Schwarz交替法的基础上,给出了不带松弛因子和带松弛因子的重叠型区域分解算法。数值实例说明:利用区域分解算法,可以得到较理想的计算结果,算法的收敛速度与离... 区域分解方法在处理复杂求解区域问题上比一般常用方法要优越。本文在Schwarz交替法的基础上,给出了不带松弛因子和带松弛因子的重叠型区域分解算法。数值实例说明:利用区域分解算法,可以得到较理想的计算结果,算法的收敛速度与离散网格无关,而且相似问题具有相近的最佳松弛因子。 展开更多
关键词 区域分解方法 选代 松弛 有限元
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一种有限元-边界元耦合分域算法 被引量:1
14
作者 严波 杜鹃 +1 位作者 胡宁 关根英树 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2006年第4期463-469,共7页
提出了一种有限元_边界元耦合分域算法.该算法将所分析问题的区域分解成有限元和边界元子域,在满足两子域界面上位移和面力协调连续的条件下,通过迭代求解得到问题的解.在迭代求解过程中,引入动态松弛系数,使收敛得以加速.该方法在两子... 提出了一种有限元_边界元耦合分域算法.该算法将所分析问题的区域分解成有限元和边界元子域,在满足两子域界面上位移和面力协调连续的条件下,通过迭代求解得到问题的解.在迭代求解过程中,引入动态松弛系数,使收敛得以加速.该方法在两子域界面上有限单元结点和边界单元结点的位置相互独立,无需协调一致,对诸如裂纹扩展过程的模拟具有独特的优势.用所提出的耦合算法分析算例,得到的结果与有限元法、边界元法和另一种耦合算法的数值计算结果一致,验证了这种算法的正确性和可行性. 展开更多
关键词 有限元 边界元 耦合算法 区域分解
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基于区域分解的并行有限元程序及其在水下爆炸中的应用 被引量:1
15
作者 姚成宝 郭永辉 +1 位作者 张柏华 田宙 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第S1期150-154,共5页
基于MPI标准定义的消息传递接口实现了显式动力学有限元程序的并行计算。通过基于Hilbert空间填充曲线的区域分解算法,实现各区域的独立运算和区域之间共享数据的相互通信.利用程序对水下爆炸自由场中的冲击波传播规律进行了数值模拟,... 基于MPI标准定义的消息传递接口实现了显式动力学有限元程序的并行计算。通过基于Hilbert空间填充曲线的区域分解算法,实现各区域的独立运算和区域之间共享数据的相互通信.利用程序对水下爆炸自由场中的冲击波传播规律进行了数值模拟,并通过对不同进程数下的并行加速比进行测试,验证了程序的并行效率. 展开更多
关键词 有限元 并行 区域分解 水下爆炸 加速比
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代数多重网格与多波前技术综合并行有限元分析方法 被引量:1
16
作者 王希诚 刘信力 吴宏宇 《大连理工大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2002年第2期148-152,共5页
提出一种新的有限元并行计算格式 ,将代数多重网格、块迭代与多波前技术综合用于有限元分析 ,具有不限制节点编号顺序、编程简单、存储量小和计算时间少的优点 .并行程序是在国家高性能计算中心 (北京 )的曙光 1 0 0 0 A上借助 PVM(Para... 提出一种新的有限元并行计算格式 ,将代数多重网格、块迭代与多波前技术综合用于有限元分析 ,具有不限制节点编号顺序、编程简单、存储量小和计算时间少的优点 .并行程序是在国家高性能计算中心 (北京 )的曙光 1 0 0 0 A上借助 PVM(Parallel Virtual Machine)软件系统实现的 ,PVM系统用于处理各计算节点间的通信 . 展开更多
关键词 并行处理 有限元法 区域分裂 代数多重网格 多波前技术 块迭代 有限元并行分析
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分析波导问题的松弛迭代区域分解法 被引量:1
17
作者 朱汉清 龙毅 +1 位作者 吴正德 K.M.Luk 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2002年第11期1687-1691,共5页
针对基于Schwarz交替法的选代区域分解法,在分析波导问题时遇到的不收敛的困难,该文从实际场分布出发,在划分区域的虚拟边界上给出了连接子域的吸收虚拟边界条件,用以保证相邻子域间的波传播,从而构建了一种能够分析波导问题的收敛的迭... 针对基于Schwarz交替法的选代区域分解法,在分析波导问题时遇到的不收敛的困难,该文从实际场分布出发,在划分区域的虚拟边界上给出了连接子域的吸收虚拟边界条件,用以保证相邻子域间的波传播,从而构建了一种能够分析波导问题的收敛的迭代区域分解法。在此基础上进一步引入松弛算法,用于加快迭代收敛速度。数值计算结果表明了该方法的有效性。 展开更多
关键词 区域分解法 虚拟边界条件 迭代算法 松弛算法 波导问题
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一种分析准周期结构散射问题的有限元区域分解算法 被引量:1
18
作者 丁大志 宛汀 +2 位作者 甘辉 樊振宏 陈如山 《电波科学学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第4期735-741,共7页
采用区域分解法和矢量有限元法相结合分析准周期性结构的散射问题。将整个计算区域分成若干个非重叠的子区域,各子域形成自己的有限元线性系统;在子域交界面上引入罗宾传输条件来保证相邻子域的场连续性;通过高斯消去法把求解各子域内... 采用区域分解法和矢量有限元法相结合分析准周期性结构的散射问题。将整个计算区域分成若干个非重叠的子区域,各子域形成自己的有限元线性系统;在子域交界面上引入罗宾传输条件来保证相邻子域的场连续性;通过高斯消去法把求解各子域内部未知量的问题转化为求解交界面上未知量的问题,从而降低计算复杂度。对于一些准周期性结构,利用子结构的几何重复性,能够让电大尺寸问题的求解更加快捷。给出的数值算例证明了该方法的正确性和有效性。 展开更多
关键词 区域分解法 矢量有限元法 电磁散射 准周期结构
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基于有限元的区域分解方法在永磁聚焦系统仿真中的应用 被引量:1
19
作者 谢鹏 徐立 +2 位作者 尹俊辉 杨中海 李斌 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第2期488-494,共7页
随着计算机技术以及并行求解技术的发展,区域分解方法越来越多地应用于计算电磁学的各个领域。针对微波管中的永磁聚焦系统仿真,该文提出一种基于有限元的非重叠区域分解方法,其引入一种新型传输条件,并采用内罚的方式推导出有限元弱形... 随着计算机技术以及并行求解技术的发展,区域分解方法越来越多地应用于计算电磁学的各个领域。针对微波管中的永磁聚焦系统仿真,该文提出一种基于有限元的非重叠区域分解方法,其引入一种新型传输条件,并采用内罚的方式推导出有限元弱形式。该区域分解法的最大优势是不需要引入多余的未知量,并且最终集成的有限元矩阵满足对称正定性,适合采用预处理共轭梯度法进行矩阵方程的求解。该文仿真了多个微波管永磁聚焦系统,并与商业软件Maxwell进行了详细的对比,结果表明所提出的区域分解方法和Maxwell精度相当,却拥有着更加优越的计算性能。 展开更多
关键词 微波管 永磁聚焦系统 区域分解法 有限元 传输条件
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三维电大问题的辅助激励源区域分解算法 被引量:2
20
作者 吕志清 安翔 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期851-856,共6页
针对三维电大问题,提出了一种基于辅助激励源的区域分解算法.将原求解区域划分成互不重叠的子区域以降低计算复杂度.通过引入Robin类型的辅助激励源,使相邻子区域之间的信息交换仅限于其分界面上,消除了"内谐振"现象.根据矢... 针对三维电大问题,提出了一种基于辅助激励源的区域分解算法.将原求解区域划分成互不重叠的子区域以降低计算复杂度.通过引入Robin类型的辅助激励源,使相邻子区域之间的信息交换仅限于其分界面上,消除了"内谐振"现象.根据矢量有限元方法独立地处理每个子区域,建立了原问题的粗问题.对于具有几何重复性特征的有限周期结构,引入了基本子区域,有效地提高了计算效率. 展开更多
关键词 区域分解算法 矢量有限元 辅助激励源 有限元分裂与互连 有限周期结构
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