孔缝耦合与三维亚网格技术研究

• 作 者: 祝懿
• 出 处: 西南交通大学
• 发表日期: 2005年期
• 关键词: 时域有限差分法 亚网格技术 耦合 区域分解法

时域有限差分方法是计算复杂目标电磁散射的一种有效方法。本文在研究具有局部细微的目标时,在局部细微处采用亚网格技术,而在计算区域的其它部分仍采用粗网格。这样,与计算区域用均匀细网格比较,既能减少所需的计算内存和运行时间,又可以保证足够的计算精度。 本文首先回顾了时域有限差分Yee算法,包括时域有限差分的差分方程、稳定性条件、数值色散特性、吸收边界条件等。对入射平面波的设置和计算进行了初步研究,分析了入射平面波参数(θ、φ、α)取特殊值时,入射平面波在网格空间中的表示和插值近似公式,给出了入射平面波参数对孔缝耦合功率的影响。 本文主要是对三维情况下的亚网格技术进行了初步的探讨。从安培定律和法拉第定律出发,导出了细槽缝问题的时域有限差分方程。为了进一步准确、有效的计算目标腔体孔缝周围的电磁散射,引入了亚网格技术。本文给出了三维情况下两种亚网格技术的理论分析:波动方程方法的亚网格技术和可跨越介质边界的亚网格技术,并完成了相应程序。波动方程的亚网格技术是利用波动方程来处理粗细网格边界的亚网格技术,亚网格区域需包围整个散射体。对于可跨越介质边界的亚网格技术,本文对全域网格—局部网格分界面上的插值公式进行了讨论,推导出不同厚度理想导电体跨越全域网格—局域网格分界面时其周围的插值公式,计算结果的准确性与均匀细网格计算结果进行对比并得到了验证。本文还研究了在给定的入射波条件下孔缝面积和孔缝形状对耦合进入腔体功率的影响。最后,本文对区域分解技术进行了初步的探讨。