《多尺度目標電磁散射特性分析的高階時域混合方法研究》是依託中國人民解放軍國防科技大學，由楊虎擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：多尺度目標電磁散射特性分析的高階時域混合方法研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：楊虎
- 依託單位：中國人民解放軍國防科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
隨著計算機技術的飛速發展，數值仿真成為分析目標電磁散射特性的重要技術手段。當需要分析目標的（超）寬頻電磁散射特性時，時域仿真技術成為一種有效途徑。本項目正是針對傳統時域數值算法在複雜目標共形建模、數值色散抑制、多尺度結構分析等方面存在的技術難題，提出了多區域偽譜-間斷伽略金時域混合算法(MPSTD-DGTD)這一技術途徑。現有方法對這些技術難題的處理往往只涉及一到兩個方面，沒有形成一套比較完善的解決方案。通過開展MPSTD方法的數值流改進、DGTD算法體系擴充、混合格線生成以及格線交界面上的快速插值和場關聯等內容的深入研究，在突破中心數值流引入、線-縫耦合模型建立、混合算法構建與實施等關鍵技術的基礎上，實現對帶有細線或縫隙結構的多尺度目標電磁散射特性的有效分析，為該高階時域混合算法在雷達成像、目標自動識別、雷達系統仿真和反輻射導引頭等領域的工程套用奠定基礎。
結題摘要
針對傳統時域數值算法在複雜目標共形建模、數值色散抑制、多尺度結構分析等方面存在的技術難題，本項目詳細研究了多區域偽譜-間斷伽略金時域混合算法(MPSTD-DGTD)這一技術途徑。主要研究內容包括：1、歸納和提煉了間斷伽略金方法的一般性理論，推導出MPSTD和DGTD是該方法分別作用在六面體和四面體格線上的不同數值格式，這對混合方法的構建具有重要意義；2、證明了中心格式和帶罰項格式的數值穩定性，顯式地給出了格式對時間步的穩定性要求；3、提出用Verlet方法取代leapfrog方法去離散時間偏導項，發展了一種新的內部罰流格式；4、構建了數值求解時域麥克斯韋方程組的MPSTD-DGTD混合算法，該成果具有探索性；5、基於對離散格式的穩定性證明，首次討論了局部時間步技術的穩定性，指出不需要整體加強所有格線單元上的時間步約束，進而提出一種有效的時間步分組策略。本項目得到的重要結果有：1、MPSTD和DGTD具有算法同質性；2、不同的時間積分方法通過內部罰流引入耗散項後，能同時改善算法的數值色散性能和抑制偽解；3、基於節點插值技術的時域混合方法是弱不穩定的；4、套用局部時間步技術需要加強對格線的時間步約束的根本原因是，時間步分組後類交界面上相鄰單元的局部能量非負的條件被破壞。通過調整格線分組可以不必整體加強時間步約束，從而提高計算效率。
