复杂媒质电磁特性的有限元分析

论文摘要

对于各向异性、双各向同性、双各向异性媒质等复杂媒质,由于其本构关系比一般的各向同性媒质更为复杂,它们有着许多一般媒质所没有的特性,这吸引了众多学者的研究。这些媒质大多为人工合成材料,而且工艺复杂,难度大,实验成本高,周期长,但是,若采用数值仿真实验的方法不仅能够降低生产成本,缩短产品研发周期,而且能够保证产品的可靠性。因此随着电子计算机与科学技术的发展,各种数值方法越来越具有重要性。本文基于矢量有限元方法（FEM-The Finite Element Method）对复杂媒质做了一些研究。本文主要应用推导出的复杂媒质的矢量有限元公式来计算复杂媒质物体的传输参数和雷达散射截面。结果证明,按照本文理论所编的程序具有很强的通用性,对于一般介质、各向异性媒质、双各向同性媒质,双各向异性媒质都可以统一建模计算。本文还引入了区域分解法与有限元相结合的撕裂—对接法,将整个区域分成互不重叠的各个子域,然后,各子域通过在交界面上采用罗宾传输条件保证电场和磁场的连续来进行“对接”。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 研究历史及现状
• 1.3 本文的主要内容和安排
• 2 有限元基本原理
• 2.1 引言
• 2.2 电磁场边值问题
• 2.3 伽辽金加权余量法与里兹变分法
• 2.4 有限元散射的变分方法
• 2.5 有限元法的步骤
• 2.6 完全匹配层概念及其公式
• 2.7 有限元法后处理技术
• 2.7.1 三点法求解[S]参量
• 2.7.2 四点法求解[S]参量
• 2.7.3 雷达散射截面的定义
• 3 各向异性媒质的有限元分析
• 3.1 磁各向异性媒质的有限元分析
• 3.1.1 微波铁氧体理论及环形器理论
• 3.1.2 铁氧体的有限元分析
• 3.1.3 数值分析
• 3.2 电各向异性媒质的有限元分析
• 3.2.1 等离子体的有限元散射理论
• 3.2.2 数值分析
• 4 双各向异性和双各向同性媒质的有限元散射
• 4.1 复杂媒质的散射理论
• 4.2 双各向同性媒质数值分析
• 4.3 双各向异性媒质数值分析
• 5 有限元区域分解法
• 5.1 引言
• 5.2 并行计算平台的搭建
• 5.3 区域分解法
• 5.4 撕裂对接法理论及应用
• 5.4.1 用有限元分析的子域问题
• 5.4.2 交互子域分析
• 5.4.3 数值分析
• 6 总结及展望
• 6.1 本文的主要工作
• 6.2 研究工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间学术论文提交情况