基于时域间断伽辽金法的三维结构电磁散射特性的研究

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1、电子科技大学UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA硕士学位论文MASTERTHESIS论文题目基于时域间断伽辽金法的三维结构电磁散射特性的研究学科专业电子科学与技术学号201521040629作者姓名唐鹏飞指导教师徐立副教授分类号密级注1UDC学位论文基于时域间断伽辽金法的三维结构电磁散射特性的研究（题名和副题名）唐鹏飞（作者姓名）指导教师徐立副教授电子科技大学成都申请学位级别硕士学科专业电子科学与技术提交论文日期2018.4论文答辩日期2018.5.16

2、学位授予单位和日期电子科技大学2018.6答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。RESEARCHONELECTROMAGNETICSCATTERINGCHARACTERISTICSOF3DSTRUCTURESBASEDONTIMEDOMAINDISCONTINUITYGALERKINMETHODAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaDiscipline:ElectronicScienc

3、eandTechnologyAuthor:TangpengfeiSupervisor:XuLiSchool:SchoolofElectronicScienceandEngineering独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地表或撰写过的研究成果，也不包含方外，论文中不包含其他人己经发为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明

4、并表示谢意。、日期年６月ｎ作者签名：ｔ殊：１论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁文。盘，允许论文被查阅和借阅本人授权电子科技大学可以将学位论、的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印缩印或。扫描等复制手段保存、汇编学位论文（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）１导师签名：（作者签名：在＿日期日摘要摘要为了解决时域上的复杂电磁学中的电磁计算问题，相继提出了时域有限元

5、（TDFEM），时域有限差分（FDTD）等方法。对于FDTD来说在求解规则模型时有着较好的表现，但是对于复杂模型求解时其表现效果就会不理想。对于时域有限元法来说，由于其网格划分高度的适应性，其对于复杂模型能够较好的解决，但是有着需要求解大型矩阵的问题，并且存在着在进行时间迭代的时候不容易并行的特点，这些原因会使得求解速度较慢。基于上述方法的缺陷，提出了时域间断伽辽金（DGTD）法来处理传统方法所面临的问题。DGTD算法不但在处理大型多尺度等复杂的问题上有着独特的优势，而且由于其本身的特性，可以不用求解大型的全局矩阵

6、，能够高度的并行，基于此特性能够减少电磁学上的求解时间。考虑到DGTD方法在电磁学中的电磁计算有着良好的适用性，在本文中将会将其应用于求解电磁散射等问题。首先在本文中利用DGTD算法解决了最简单的谐振腔问题，在完成谐振腔问题之后，继续完成了金属球施加吸收边界（ABC）时的情况，最后完成了采用完美匹配层（PML）来截断金属球边界的问题。在从前期对FEM的研究基础上逐渐过渡到对DGTD的研究，经过对DGTD公式的推导以及三维数值算例的分析来验证了DGTD算法的正确性。具体内容包括以下几方面：1.采用DGTD算法研究了矩

7、形谐振腔的问题，并得到了谐振腔随时间变化的场图，通过与解析解相对比验证了该方法的正确性，同时经过加密网格验证了其收敛性。2.在谐振腔计算的基础上对金属球采用平面波激励，对其外边界采用ABC进行截断，并研究该金属球的散射特性，最终是通过计算该金属球的RCS并与HFSS的计算结果相对比来验证结果的正确性。3.在ABC截断金属球的基础之上采用PML层来替换ABC，通过计算该种情况下的RCS与仅采用ABC情况下的RCS进行对比来验证PML的特性。4.通过更为复杂的模型来验证方法的正确性与普适性。关键词：时域间断伽辽金（DG

8、TD），散射，吸收边界(ABC)，完美匹配层（PML）IABSTRACTABSTRACTInordertosolvethecomplexelectromagneticproblemsinthetimedomain,time-domainfiniteelement(TDFEM)andfinite-differencetime-domain(FDTD)metho