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时域电磁计算的LU分解ADI-FVTD方法
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作者 许勇 牟斌 《微波学报》 CSCD 北大核心 2024年第S1期1-4,共4页
本文提出一种新的时变电磁场交替方向全隐有限体积计算方法,麦克斯韦方程组和空气动力学欧拉方程同为双曲型偏微分方程组,因此计算流体力学(CFD)技术能够在计算电磁学(CEM)中得到推广求解高精度电磁场。不同于ADI-FDTD仅采用物理时间求... 本文提出一种新的时变电磁场交替方向全隐有限体积计算方法,麦克斯韦方程组和空气动力学欧拉方程同为双曲型偏微分方程组,因此计算流体力学(CFD)技术能够在计算电磁学(CEM)中得到推广求解高精度电磁场。不同于ADI-FDTD仅采用物理时间求导项,本文采用双时间方法添加定常虚拟时间导数项,使得物理时间推进步长仅由数值精度决定而不受稳定性限制,稳定性则由虚拟时间子迭代满足。本文隐式迭代采用雅可比系数矩阵分裂,得到在不同方向上的交替方向追赶法(ADI),隐式通量计算采用Steger-Warming分裂,并逐维度进行LU前后向迭代求解,如此得到全隐时变电磁场数值模拟,在保持高数值精度同时,节省计算时间并提升计算效率。 展开更多
关键词 计算流体力学 麦克斯韦方程组 交替方向隐式 时域有限体积法 电磁场
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细线结构时域电场积分方程的有限差分求解 被引量:27
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作者 谢秦川 刘顺坤 陈雨生 《电波科学学报》 EI CSCD 2000年第1期45-48,共4页
提出一种求解基于细线结构的时域电场积分方程 ( TDEFIE)的方法 -有限差分方法。与传统求解时域电场积分方程的时域矩量法相比 ,该方法易于数值实现。文中还利用该方法研究了电磁辐射、散射的三个经典问题 ,并将结果与时域矩量法的结果... 提出一种求解基于细线结构的时域电场积分方程 ( TDEFIE)的方法 -有限差分方法。与传统求解时域电场积分方程的时域矩量法相比 ,该方法易于数值实现。文中还利用该方法研究了电磁辐射、散射的三个经典问题 ,并将结果与时域矩量法的结果进行了比对 ,研究表明 ,该方法求解细线结构的 TDEFIE非常有效。 展开更多
关键词 电场积分方程 有限差分 细线结构
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电磁脉冲对电缆耦合问题的理论研究 被引量:16
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作者 刘顺坤 聂鑫 陈向跃 《电波科学学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第2期348-352,共5页
为克服传输线方程求解电磁脉冲电缆耦合问题的不足,提出了有限差分求解电场积分方程的方法,解决了架空电缆电磁脉冲耦合效应的数值模拟难题;引入了基于细线散射的时域有限差分法,解决了地面铺设电缆电磁脉冲耦合效应的数值模拟难题。利... 为克服传输线方程求解电磁脉冲电缆耦合问题的不足,提出了有限差分求解电场积分方程的方法,解决了架空电缆电磁脉冲耦合效应的数值模拟难题;引入了基于细线散射的时域有限差分法,解决了地面铺设电缆电磁脉冲耦合效应的数值模拟难题。利用时域电场积分方程方法研究了长度、线径等电缆参数变化及脉宽、极化方向等馈源参数变化对其电磁脉冲耦合效应的影响。给出了电缆耦合电流的波形特征、沿线分布规律。研究表明:在电磁脉冲作用下,自由放置的电缆,其感应皮电流为衰减振铃波形;电流最大值出现在电缆的中心处;随着电缆长度的增加,电缆上的感应皮电流非线性变大;电缆线径的增加、脉冲宽度的改变对其耦合电流峰值影响较小;电场的极化方向对电缆感应皮电流的影响较大。 展开更多
关键词 电场积分方程 时域有限差分法 电磁脉冲 电缆 耦合
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基于细线散射的时域有限差分法 被引量:6
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作者 刘顺坤 傅君眉 +2 位作者 陈雨生 周辉 祝敏 《微波学报》 CSCD 北大核心 2000年第5期607-609,572,共4页
研究一种基于细线散射的时域有限差分法。利用该法可求解细线结构的电磁辐射及散射等问题。与传统时域有限差分法相比 ,该法处理细线结构更简单、有效。还利用该法研究了线天线电磁辐射、散射问题 ,并将结果与时域积分方程的结果进行了... 研究一种基于细线散射的时域有限差分法。利用该法可求解细线结构的电磁辐射及散射等问题。与传统时域有限差分法相比 ,该法处理细线结构更简单、有效。还利用该法研究了线天线电磁辐射、散射问题 ,并将结果与时域积分方程的结果进行了比对 ,取得了较好效果。 展开更多
关键词 时域有限差分 细线结构 电场积分方程 电磁散射
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带阻性负载细导线对电磁脉冲响应的有限差分算法 被引量:14
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作者 程引会 周辉 +1 位作者 乔登江 吴伟 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第2期237-240,共4页
在原始的FDTD细线算法基础上,把带负载细导线模型分成导线、电阻和吸收三个部分,分别用不同的偏微分方程描述,使其可以处理两端带有纯电阻性负载细线电磁脉冲散射问题,进而得到电阻负载上消耗的总能量及对应的功率消耗。用该方法计算得... 在原始的FDTD细线算法基础上,把带负载细导线模型分成导线、电阻和吸收三个部分,分别用不同的偏微分方程描述,使其可以处理两端带有纯电阻性负载细线电磁脉冲散射问题,进而得到电阻负载上消耗的总能量及对应的功率消耗。用该方法计算得到的结果与文献结果进行了比较,证明了该方法的有效性。最后用此方法对一种典型情况进行了计算,并对结果进行了分析。该方法是对 FDTD方法中细线算法的补充和提高,经过修改也可以用于非阻性负载的情况。 展开更多
关键词 电磁脉冲 时域有限差分法 细线 电阻负载
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利用时域电场积分方程分析天线辐射问题 被引量:5
6
作者 王生水 毛钧杰 +2 位作者 姜永金 柴舜连 陈忠宽 《电波科学学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第5期837-841,共5页
研究了基于矩量法和RWG三角基函数的隐式电场积分方程的时域算法,引入了一种激励源的时域设置方法。利用直接在时域加激励源的方法来分析天线辐射问题,所得时域数据经傅立叶变换可得到很宽频带的频域数据,与在频域逐个频点求解相比大大... 研究了基于矩量法和RWG三角基函数的隐式电场积分方程的时域算法,引入了一种激励源的时域设置方法。利用直接在时域加激励源的方法来分析天线辐射问题,所得时域数据经傅立叶变换可得到很宽频带的频域数据,与在频域逐个频点求解相比大大节省了计算时间。通过对几种典型天线的分析计算,验证了方法的正确性和算法的稳定性。 展开更多
关键词 矩量法 时域电场积分方程 隐式时间步进算法
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时域电场积分方程在求解架空屏蔽电缆蒙皮电流中的应用 被引量:4
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作者 刘顺坤 陈雨生 +2 位作者 孙蓓云 周辉 谢彦召 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第4期637-640,共4页
时域电场积分方程是研究电磁辐射及散射等问题的重要方程。在数值计算中,该方程方法只需将散射体进行剖分,而不必将剖分推至整个计算域内进行,计算效率较高。将时域电场积分方程方法引入到电磁脉冲作用下架高屏蔽电缆蒙皮电流的计算中,... 时域电场积分方程是研究电磁辐射及散射等问题的重要方程。在数值计算中,该方程方法只需将散射体进行剖分,而不必将剖分推至整个计算域内进行,计算效率较高。将时域电场积分方程方法引入到电磁脉冲作用下架高屏蔽电缆蒙皮电流的计算中,研究了电缆的蒙皮感应电流分布及波形特征。通过与辐射波电磁脉冲模拟器的实验结果的比对,证明了数值结果的可靠性。 展开更多
关键词 时域积分方程 有限差分 电磁脉冲 屏蔽电缆
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时域电场积分方程的稳定求解 被引量:12
8
作者 赵延文 聂在平 +1 位作者 徐建华 武胜波 《电波科学学报》 EI CSCD 2004年第2期148-152,共5页
提出了一种基于时域电场积分方程的稳定精确数值方法计算任意形状理想导体的时域散射。矢量位的时间导数采用中心差分近似 ,而标量位采用时间平均表示 ,并且标量位和矢量位在单元上随时间变化采用单元中心处的值来计算。将该方法与隐式... 提出了一种基于时域电场积分方程的稳定精确数值方法计算任意形状理想导体的时域散射。矢量位的时间导数采用中心差分近似 ,而标量位采用时间平均表示 ,并且标量位和矢量位在单元上随时间变化采用单元中心处的值来计算。将该方法与隐式方法相结合可以得到稳定精确的求解结果 ,而不必对电流密度进行时间或空间平均的处理过程。从模拟结果证明了该方法的稳定性和精确性。 展开更多
关键词 时域电场 积分方程 时域电磁散射 有限差分法 差分近似
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利用时间步进算法精确稳定求解时域积分方程 被引量:5
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作者 赵庆广 赵延文 +1 位作者 毕海燕 聂在平 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第6期1135-1139,共5页
时域阻抗矩阵元素的计算需要分别计算场单元和源单元上的空时积分,由于时间基函数的分域性以及时间基函数(如三角型时间基函数)导数的不连续性,使得采用高斯积分方法计算源单元上空时积分的计算精度较差且误差随着时间步长的减小而增大... 时域阻抗矩阵元素的计算需要分别计算场单元和源单元上的空时积分,由于时间基函数的分域性以及时间基函数(如三角型时间基函数)导数的不连续性,使得采用高斯积分方法计算源单元上空时积分的计算精度较差且误差随着时间步长的减小而增大.本文通过将源单元上空时积分转变成为1D时间卷积分和1D空间解析积分来精确计算时域阻抗矩阵元素,并在此基础上利用时间步进算法求解了时域电场、磁场和混合场积分方程.通过计算实例表明该方法在较大的时间步长取值范围内均能确保时域积分方程时间步进算法求解的精度和后时稳定性. 展开更多
关键词 时域积分方程(TDIE) 时间步进算法(MOT) 混合场积分方程(CFIE)
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精确稳定求解时域电场积分方程的一种新方法 被引量:6
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作者 赵延文 聂在平 +1 位作者 徐建华 武胜波 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第6期1104-1108,共5页
时域电场、磁场和混合场积分方程已被广泛用来分析散射体的时域散射响应.基于适当的空间积分方法和隐式的时间步进算(MOT)法在求解时域磁场和混合场积分方程时总是稳定的,然而在求解TDEFIE时则是不稳定的.在本文中,时域电场积分方程的... 时域电场、磁场和混合场积分方程已被广泛用来分析散射体的时域散射响应.基于适当的空间积分方法和隐式的时间步进算(MOT)法在求解时域磁场和混合场积分方程时总是稳定的,然而在求解TDEFIE时则是不稳定的.在本文中,时域电场积分方程的非奇异性积分采用标准的高斯求积法来计算;而利用参数坐标变换和极坐标变换将其奇异性积分转换成为可以分区域精确快速计算的非奇异性积分.通过数值实验表明,利用该方法可以非常精确稳定地求解时域电场积分方程,即使是在时间迭代后期也不必采用任何求平均的过程;另外,该方法可以用于任意时间基函数并可以推广到高阶空间基函数的情形. 展开更多
关键词 时域积分方程 时域电磁散射 时间步进算法 奇异性积分
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熔石英表面划痕附近电磁场分布模拟分析 被引量:24
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作者 王毅 许乔 +2 位作者 柴立群 陈宁 朱湘琴 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第1期67-70,共4页
亚表面缺陷是造成固体激光器光学器件损伤阈值过低的重要原因,而表面划痕是缺陷中重要的 一种。使用时域有限差分方法(FDTD)模拟了熔石英表面圆柱形、三角形划痕对激光电磁场的调制作用,绘出 了2维电磁场强度分布图,计算出划痕... 亚表面缺陷是造成固体激光器光学器件损伤阈值过低的重要原因,而表面划痕是缺陷中重要的 一种。使用时域有限差分方法(FDTD)模拟了熔石英表面圆柱形、三角形划痕对激光电磁场的调制作用,绘出 了2维电磁场强度分布图,计算出划痕尺寸不同时电磁场的最大强度。数值计算结果表明,尺寸为二倍波长的 划痕可以获得最大的电磁场强度,此时容易导致自聚焦;亚波长级和足够大尺寸的划痕作用基本可以忽略。一 定尺寸的划痕,深度越大,最大场强也越大,但当划痕过深时最大场强反而会降低。 展开更多
关键词 激光损伤 亚表面缺陷 时域有限差分方法 电磁场分布
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一种新的时域动态载荷识别方法 被引量:11
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作者 朱涛 肖守讷 阳光武 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第6期968-973,共6页
为了准确地识别未知载荷和降低测量噪声对识别结果的影响,基于动态规划方法和Bellman最优化原理,提出了新的时域动态载荷识别方法.从系统的状态空间方程出发,利用最小二乘法建立了系统响应的实际测量值与识别值之间的目标函数,同时引入N... 为了准确地识别未知载荷和降低测量噪声对识别结果的影响,基于动态规划方法和Bellman最优化原理,提出了新的时域动态载荷识别方法.从系统的状态空间方程出发,利用最小二乘法建立了系统响应的实际测量值与识别值之间的目标函数,同时引入Newmark积分,得到了基于系统位移、速度和加速度响应的系统离散运动方程;将动态规划方法和Bellman最优化原理应用于目标函数的最小化,推导了动态优化载荷识别公式.通过数值算例对文中方法进行了验证,结果表明:该方法对动态载荷识别适应性强,在测量响应含有10%噪声干扰下,误差均低于25%. 展开更多
关键词 载荷识别 动态规划方程 Bellman原理 Newmark积分 时域法
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波动方程差分解法对波导螺钉调配器的分析 被引量:9
13
作者 甄蜀春 曹蕾 张继龙 《电波科学学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第1期125-127,共3页
对波动方程差分解法(WEFD:WaveEquationFiniteDifferenceMethod) 进行了研究,提出了一种新的不共点网格形式的WEFD算法,避免了原算法在导体 表面需要插值处理的缺点。将此方法应用于矩形波导螺钉调配器中,所述方法的计 ... 对波动方程差分解法(WEFD:WaveEquationFiniteDifferenceMethod) 进行了研究,提出了一种新的不共点网格形式的WEFD算法,避免了原算法在导体 表面需要插值处理的缺点。将此方法应用于矩形波导螺钉调配器中,所述方法的计 算结果和有限元法软件(HFSS)计算结果较为一致,说明了该方法的有效性。 展开更多
关键词 波动方程 差分解法 时域有限差分法
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矿井瞬变电磁矩形回线源瞬变电磁响应 被引量:6
14
作者 陈丁 程久龙 +2 位作者 黄琪嵩 姜国庆 郝敬博 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第12期2865-2873,共9页
为研究均匀全空间介质中任意点(除发射框边)处矩形回线源瞬变电磁响应,从全空间磁偶极子的切向电场和水平圆形回线发射框中心磁场出发,采用互易原理和积分法推导了全空间任意点处的瞬变响应。通过对全空间瞬变场磁场Bz及其时间导数Bz/... 为研究均匀全空间介质中任意点(除发射框边)处矩形回线源瞬变电磁响应,从全空间磁偶极子的切向电场和水平圆形回线发射框中心磁场出发,采用互易原理和积分法推导了全空间任意点处的瞬变响应。通过对全空间瞬变场磁场Bz及其时间导数Bz/t的核函数Y(ω)和Y'(ω)特征的研究,将全程瞬变响应分为早期、中期和晚期。Y(ω)的早期和晚期阶段,其内层误差函数采用渐近展开式,外层积分采用直接多项式积分;中期阶段,内层误差函数采用有理契比雪夫展开式,外层积分采用龙贝格积分。Y'(ω)的晚期和非对角区域的早期采用误差函数渐近展开式;Y'(ω)的中期和对角区域的早期采用龙贝格积分。采用理论模型计算验证了公式的精度。结果表明,该算法求取的数值解,其Bz核函数Y(ω)的相对误差可以控制在1×10-6%以内;而Bz/t的核函数Y'(ω)的相对误差可以控制在1×10-4%以内。早期阶段,Bz和Bz/t在发射框内部的极值中心沿着与短边呈45°夹角方向向发射框内部移动,并且短边处的2个极值中心先行合并,然后再沿长边方向合并;相同时刻,Bz过零点等值线比Bz/t过零点等值线传播的更远。 展开更多
关键词 瞬变电磁法 全空间 全程瞬变响应 渐近展开 龙贝格积分 矩形回线源
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一种多导体传输线瞬态响应时间步积分法 被引量:4
15
作者 史凌峰 成立业 +2 位作者 曹成美 孟辰 蔡成山 《电波科学学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第5期990-996,共7页
针对时域有限差分法分析非均匀有损耗多导体传输线瞬态响应的差分振荡问题,提出一种多导体传输线瞬态响应的时间步积分方法。该方法对不等长非均匀有损多导体传输线建模时,无需对耦合传输线进行解耦,能够较方便地求解耦合状态下的不等... 针对时域有限差分法分析非均匀有损耗多导体传输线瞬态响应的差分振荡问题,提出一种多导体传输线瞬态响应的时间步积分方法。该方法对不等长非均匀有损多导体传输线建模时,无需对耦合传输线进行解耦,能够较方便地求解耦合状态下的不等长非均匀有损多导体传输线系统。所提方法首先对电波方程中的空间微分算子进行差分离散,然后采用梯形积分法对时间微分算子进行积分,最终得到分析不等长非均匀有损多导体传输线瞬态响应的时间步积分算法。该算法不仅应用于不等长非均匀有损多导体传输线模型进行数值计算和理论分析,并对传输线终端端接线性负载和非线性负载的两种情况进行仿真验证。仿真结果表明该方法是有效的。 展开更多
关键词 时间步积分 多导体传输线 瞬态分析 时域有限差分
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时域电场积分方程中的奇异提取技术 被引量:2
16
作者 周东明 刘锋 +2 位作者 蔡明娟 任猛 何建国 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第6期43-46,共4页
介绍了一种基于奇异提取技术的时域积分方程中奇异积分的处理方法,在奇异提取过程中,电磁波传播的延迟效应对积分的贡献包含在内。数值实验表明该方法能够大幅提高自作用和近作用阻抗矩阵元素的计算精度。
关键词 奇异积分 时域电场积分方程 阻抗矩阵
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TD-EFIE分析任意几何形状导体的瞬态特性 被引量:4
17
作者 姜光兴 曹伟 朱洪波 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期741-745,共5页
应用时域电场积分方程方法分析了各类天线和散射体的瞬态电磁响应.在分析中,激励源的形式和导体的几何形状可以任意.首先探讨了不同时域基函数对计算结果的影响,同时为了消除后期振荡,而且保持计算结果的准确性,还提出了一种新的均衡方... 应用时域电场积分方程方法分析了各类天线和散射体的瞬态电磁响应.在分析中,激励源的形式和导体的几何形状可以任意.首先探讨了不同时域基函数对计算结果的影响,同时为了消除后期振荡,而且保持计算结果的准确性,还提出了一种新的均衡方案.计算了一系列的实例,并将计算结果与采用离散傅立叶反变换法计算得到的结果进行了比较.它们之间良好的一致性说明了本文所提方法的正确性和有效性. 展开更多
关键词 电磁散射 电磁辐射 时域基函数 时间步进法 时域电场积分方程
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光学材料亚表面缺陷处强激光电磁场分布的3维模拟 被引量:8
18
作者 李莉 雷雨 +5 位作者 肖邵球 袁晓东 蒋晓东 郑万国 花金荣 祖小涛 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第6期936-938,共3页
利用时域有限差分法求解麦克斯韦旋度方程,研究了光学材料表面缺陷对入射激光场的调制作用,建立了亚表面缺陷的3维模型。以长方体表面缺陷为例,对缺陷附近的光场分布进行了3维数值计算,给出了电场强度3维分布图和缺陷不同尺寸时的最大... 利用时域有限差分法求解麦克斯韦旋度方程,研究了光学材料表面缺陷对入射激光场的调制作用,建立了亚表面缺陷的3维模型。以长方体表面缺陷为例,对缺陷附近的光场分布进行了3维数值计算,给出了电场强度3维分布图和缺陷不同尺寸时的最大电场强度。研究表明,相对于2维简化情况,3维表面缺陷对强激光电磁场的调制作用更加明显。 展开更多
关键词 激光损伤 亚表面缺陷 电磁场时域有限差分法 光场调制 3维模拟
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求解任意形状目标时域电磁散射的隐式算法分析 被引量:3
19
作者 关鑫璞 郭建明 +2 位作者 吴铁平 粟毅 毛钧杰 《微波学报》 CSCD 北大核心 2008年第6期1-7,共7页
推导了采用不同差分格式求解时域磁场积分方程的隐式算法表达式,将不同差分格式的电场和磁场积分方程相结合,建立了9种混合时域积分方程。采用不同入射信号形式分别对金属球体、导弹缩比模型进行仿真,分析了3种(电、磁、混合)积分方程... 推导了采用不同差分格式求解时域磁场积分方程的隐式算法表达式,将不同差分格式的电场和磁场积分方程相结合,建立了9种混合时域积分方程。采用不同入射信号形式分别对金属球体、导弹缩比模型进行仿真,分析了3种(电、磁、混合)积分方程不同差分形式隐式算法的性能。通过与球体散射数据的解析解以及导弹模型暗室测量数据和频域结果的逆傅立叶变换数据相比较验证方法的有效性。 展开更多
关键词 电场积分方程 磁场积分方程 混合积分方程 隐式算法
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超宽带电磁脉冲对腔体孔缝耦合效应的数值模拟 被引量:12
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作者 肖金石 刘文化 +1 位作者 张世英 张金华 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第12期2959-2963,共5页
为了解孔缝耦合对超宽带电磁脉冲干扰和毁伤电子设备的影响,应用时域有限差分法对长方腔体上不同形状的孔缝耦合效应进行了数值研究。选取mm量级的微小孔缝为研究对象,分析不同入射角度、不同脉宽的激励源对耦合效应的影响,得到了孔腔... 为了解孔缝耦合对超宽带电磁脉冲干扰和毁伤电子设备的影响,应用时域有限差分法对长方腔体上不同形状的孔缝耦合效应进行了数值研究。选取mm量级的微小孔缝为研究对象,分析不同入射角度、不同脉宽的激励源对耦合效应的影响,得到了孔腔共振效应、孔缝增强效应和腔体内场强的分布规律。研究表明:长方孔在孔缝附近存在明显的增强效应,超宽带脉冲对正三角孔和方阵的耦合系数最小,脉宽短的入射脉冲耦合效应明显强于脉宽长的脉冲,耦合效应基本随入射角的减小而缓慢减小。 展开更多
关键词 超宽带 电磁 脉冲对 腔体 孔缝耦合 耦合效应 数值模拟 electromagnetic pulse WIDE band 增强效应 时域有限差分法 入射角度 不同脉宽 研究对象 数值研究 入射脉冲 耦合系数 脉冲干扰 共振效应 分布规律
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