基于CAD的电磁场数值计算中的建模方法

论文摘要

在应用众多数值计算方法仿真时,面临的第一个问题就是对目标模型的网格剖分,而目标网格剖分的好坏又往往影响数值计算的效率与精度,这也是制约很多数值方法应用的主要瓶颈之一。所以,对目标(特别是复杂目标)的建模及剖分也越来越受到了重视。本文利用两种不同的CAD软件,分别完成了矩量法和时域有限差分法的网格自动剖分。本文首先介绍了几种电磁场数值计算方法及其各自的网格剖分要求。在第三章中详细讨论了矩量法计算方法,采用三角形电流矢量基函数,并结合电场积分方程得到矩阵方程。文中利用3DS MAX对矩量法计算目标进行建模以及自动三角网格剖分,同时介绍了Delaunay三角网格的生成过程和特点。在第四章中讨论了两种利用AutoCAD完成复杂目标的FDTD建模及自动网格剖分的方法,并采用八叉树法对这两种方法分别进行了优化,大大提高了剖分的效率。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 目标模型剖分综述
• 1.3 本文的主要工作及内容安排
• 第二章 复杂目标电磁散射的主要计算方法
• 2.1 解析方法
• 2.2 高频方法
• 2.3 微分方程方法
• 2.3.1 有限元法（FEM）
• 2.3.2 有限差分方法（FDM）
• 2.3.3 时域有限差分法（FDTD）
• 2.4 积分方程方法
• 2.5 混合方法
• 2.6 本章小结
• 第三章 基于3DS MAX建模的矩量法
• 3.1 积分方程的解法
• 3.1.1 电磁场积分方程
• 3.1.2 三维导体目标的矩量法
• 3.2 矢量基函数
• 3.3 目标的几何建模及网格剖分
• 3.3.1 建模方法回顾
• 3.3.2 3DS MAX简介
• 3.3.3 Delaunay三角网格特点
• 3.4 阻抗矩阵的计算
• 3.4.1 基本表达式
• 3.4.2 面积分的计算
• 3.4.3 奇异点的处理
• m的计算'>3.4.4 系数矩阵 V_m的计算
• 3.5 雷达散射截面的计算
• 3.6 目标建模计算实例
• 3.7 本章小结
• 第四章 FDTD的建模及剖分
• 4.1 FDTD方法的基本原理
• 4.1.1 FDTD方法的迭代公式
• 4.1.2 散射计算的基本模型
• 4.2 FDTD建模及网格剖分的实现
• 4.2.1 基于CAD的散射体建模方法
• 4.2.2 用AutoCAD VBA进行开发概述
• 4.2.3 实体模型剖分的基本方法
• 4.2.4 用八叉树法提高剖分效率
• 4.2.5 剖分后模型的再显示
• 4.2.6 元胞扫描法程序流程图
• 4.3 计算实例及几个三维模型实例
• 4.4 本章小结
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 作者在读期间的研究成果