时域计算电磁方法及其在电磁兼容性分析中的应用研究

论文摘要

解决电磁兼容性问题需要巨大的计算量和精度。随着高速电子数字计算机和数学计算方法的发展,计算电磁学也随之迅速地发展了起来,为各种复杂电磁场问题的解决提供了有力的手段。时域方法历来备受重视,但是由于传统FDTD算法的效率受到有限差分格式二阶精度的限制,对计算时间和存储空间要求很高,在解决高精度大电尺寸目标问题时遇到了很大困难,需要有新方法的突破。对电磁兼容问题时域计算新方法的进一步研究,尤其是计算效率的提高,有助于解决大电尺寸目标的计算问题。伪谱时域方法是一种满足这类需求的算法。结合最新的发展动态,本文在前人的基础上,对电磁兼容特性分析的这两种主要时域数值计算方法,配合试验进行了一些研究和比较。

论文目录

• 提要
• 第一章 绪论
• 1.1 研究工作背景及应用意义
• 1.2 计算电磁学发展状况
• 1.3 本文的内容安排及主要工作
• 第二章 电磁问题分析的主要计算方法
• 2.1 计算电磁学主要方法分类
• 2.2 矩量法
• 2.2.1 矩量法概述
• 2.2.2 矩量法基本步骤
• 2.2.3 电磁应用中的矩量法
• 2.3 快速多极子算法
• 2.3.1 快速多极子算法
• 2.3.2 多层快速多极子算法
• 2.4 有限元法
• 2.4.1 有限元法概述
• 2.4.2 有限元法步骤
• 第三章 电磁问题中的时域计算方法
• 3.1 时域有限差分法（FDTD）
• 3.1.1 基本原理及稳定性条件
• 3.1.2 吸收边界条件
• 3.1.3 数值色散问题
• 3.2 伪谱时域方法
• 3.2.1 高斯单元与一维PSTD算法
• 3.2.2 单域付里叶PSTD算法（FPSTD）
• 3.2.3 FPSTD算法和FDTD算法的比较及数值计算
• 3.2.4 非均匀采样（NUFFT）原理及在伪谱时域法中的应用
• 3.2.5 多域伪谱时域算法（MPSTD）
• 3.3 其他时域方法
• 第四章 并行计算技术与计算电磁学
• 4.1 并行计算与电磁工程
• 4.2 并行计算硬件平台
• 4.2.1 并行计算机分类
• 4.2.2 并行计算机的处理机互连方式
• 4.2.3 并行计算模型
• 4.3 并行算法概述
• 4.3.1 目标和分类
• 4.3.2 设计方法
• 4.3.3 性能度量
• 4.4 并行程序开发
• 4.5 MPI并行编程
• 4.5.1 MPI简介
• 4.5.2 基于MPI并行编程设计
• 第五章 区域分解并行时域计算电磁方法
• 5.1 区域分解法的发展及特点
• 5.2 区域分解法在电磁领域中的应用现状
• 5.3 区域分解法在基于Laplace方程电磁问题中的算法
• 5.4 区域分解法在基于Helmholtz方程电磁问题中的算法
• 5.5 区域分解法在基于Maxwell方程电磁问题中的算法
• 第六章 区域分解—并行MPSTD时域方法的实现及其在电磁兼容性分析中的应用
• 6.1 区域分解—并行MPSTD算法的实现
• 6.1.1 网格的区域分解
• 6.1.2 基于区域分解的MPSTD算法及过程
• 6.2 区域分解—并行PSTD在电磁兼容性分析中的应用
• 6.2.1 导线的辐射与窜扰
• 6.2.2 基站天线槽形板细小结构的电磁场模拟
• 6.2.3 汽车驾驶室内部EMC安全裕度测试
• 第七章 结论
• 参考文献
• 摘要
• Abstract
• 致谢