面向电磁计算的空间网格划分及可视化技术

摘要

时域有限差分法(FDTD)是一种常用的电磁场数值计算方法,可用于载体多天线系统(如以车体、舰船、机体等为载体的各种机动式通信系统)的电磁兼容仿真与预测。时域有限差分法从 Maxwell方程直接出发,是对 Maxwell方程在离散空间的直接描述,能够充分形象地模拟出电磁波的传播过程,因其在离散方程递推格式上的特点,使其很容易实现高性能的并行运算,再结合计算机技术便能够处理十分复杂的电磁问题,特别是求解电磁的时域瞬态响应和宽频带响应问题。在使用时域有限差分法计算电磁场问题时,涉及到载体模型的空间网格划分,本文研究载体模型的空间网格划分及划分模型的可视化显示。
　　本文针对传统时域有限差分网格划分计算量大或模型逼近精度低的缺点,研制了基于表面精度控制的载体模型八叉树网格划分算法,提出了9点结点状态判断方法,确保了黑、白结点的识别和灰结点的递归剖分;基于 VC++6.0和 OpenGL平台,开发了一个能够进行时域有限差分网格划分及网格模型可视化显示的软件系统;算例表明,论文提出的网格划分方法达到了满意的划分效果。

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第一章 绪论

1.1 工程分析与网格划分

1.2 计算电磁学方法

1.3 网格划分的研究现状

1.4 本文研究内容

第二章 时域有限差分法（FDTD）的基本理论

2.1 FDTD 的数值方程

2.2 数值色散和解的稳定性

2.3 吸收边界条件

2.4 激励源技术

2.5 天线建模技术

第三章 八叉树理论与算法

3.1 三维形体表示与八叉树

3.2 八叉树的研究与应用

3.3 形体八叉树剖分的算法思想

第四章 载体 FDTD 立体网格划分及其可视化技术

4.1 载体天线模型的描述与网格划分的原则

4.2 基于递归深度和表面逼近精度的载体 FDTD 网格划分算法

4.3 空间网格的可视化显示

第五章 FDTD 网格划分软件的实现

5.1 软件的实现环境

5.2 软件的模块设计与接口

5.3 网格划分软件的功能

5.4 网格划分算例

第六章 总结与展望

致谢

参考文献