无条件稳定FETD方法中亚网格技术的研究

摘要

本文在时域有限元(Finite-Element Time-Domain,FETD)方法中实现了一种新型亚网格技术,并通过空间滤模(Spatial Modes Filtering,SMF)发展为无条件稳定亚网格FETD(Subgridding SMF-FETD,SSMF-FETD)方法.本文给出了FETD中亚网格技术的具体实施方案,包括粗细网格交界处粗网格棱边的编号方案、系统矩阵的建立过程以及亚网格FETD(Subgridding FETD,S-FETD)方法的系统迭代方案.亚网格技术的引入在一定程度上会破坏系统矩阵的稀疏度,但基于有限元框架下建立的系统矩阵依然保持对称正定或半正定特性.因此,可以直接将SMF方法应用到S-FETD方法中.通过广义特征值分解获得S-FETD系统矩阵的不稳定模式,并修改其矩阵方程,进而得到SSMF-FETD方法.S-FETD方法能够有效减少未知量数目,在此基础上数值结果表明,SSMF-FETD可以有效扩大时间步长并保持结果准确,从而进一步提升计算效率.在面对含有复杂精细结构的问题时,所提方法具有较高的有效性和准确性.