《行波管慢波結構的高效有限元本徵分析算法研究》是依託電子科技大學,由徐立擔任醒目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：行波管慢波結構的高效有限元本徵分析算法研究
- 依託單位：電子科技大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：徐立
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
[研究意義]：行波管作為核心電子器件被廣泛套用於衛星通信、雷達、電子對抗等領域。慢波結構作為電子注和電磁波相互作用進行能量交換的場所是行波管中最核心的部件。慢波結構的性能將直接影響行波管的工作頻率、頻寬、換能效率和輸出功率等一系列性能指標。隨著軍用和民用領域對行波管性能要求越來越高，慢波結構的性能要求也隨之提高，而設計出高效率和高性能的慢波結構則迫切地需要更加精確、更加高效和更加穩定的三維本徵分析算法。 [研究內容]：本項目擬對慢波結構的高效有限元本徵算法進行深入系統研究。主要研究慢波結構有限元本徵分析中（1）混合p型多重格線-多波前塊ILU分解預處理方法；（2）自適應相移/頻率模型降階理論；（3）自適應參數化模型降階理論。通過上述研究，能夠實現慢波結構的高精度、高效率、多參量的最佳化仿真，為高性能的行波管研製提供理論和技術支撐。
結題摘要
本項目在p型多重格線預處理的基礎上引入多波前塊不完全LU分解（簡稱 ILU分解），形成一種混合p型多重格線-多波前塊ILU預處理方法，在慢波結構本徵求解時此方法為內部係數矩陣疊代提供一種高效的預處理方法。混合p型多重格線-多波前塊ILU預處理方法中的多波前ILU分解中消去樹不同分支上的子樹是相互獨立的，因此可以在樹的層次上獲得更大粒度的並行，這是提升慢波結構有損耗本徵分析整體效率的關鍵。本項目研究了慢波結構有限元本徵分析中的自適應相移/頻率模型降階理論，提出自適應多展開點的有限元本徵分析模型降階理論，大大提高了模型降階的精度,項目主要研究自適應誤差估計和自適應多展開點方法。採用模型降階方法可以將原數值模型縮減為低階更小模型，一旦低階更小模型獲得後，就能非常迅速地處理頻率掃描或者相移掃描的本徵分析。在慢波結構有限元本徵分析中相移/頻率模型降階理論的基礎上研究了自適應參數化模型降階理論，主要對幾何參數模型降階理論進行更深入的研究。採用參數化模型降階理論，可用於迅速地處理多幾何參數掃描的本徵分析，從而實現慢波結構的快速最佳化設計。本項目實現了能夠在個人計算機上實現真正的高效率、高精度、多參量的慢波結構有限元本徵分析，為我國高性能的行波管研製提供理論和技術支撐。 本項目實施過程中，在國內外期刊和本領域重要的國際會議上發表論文35篇，其中期刊論文11篇。培養研究生21名。申請國家專利11項其中授權6項。本項目的相關成果現已集成到項目負責人所在科研團隊研發的我國第一套具有完全自主智慧財產權的微波管全三維電磁仿真軟體：三維“微波管模擬器套裝”（簡稱MTSS）。MTSS在我國微波管各研製單位已逐步取代商業軟體，成為我國行波管核心設計軟體之一，為我國高效率超寬頻行波管的成功研製做出了重要貢獻，因此本項目成果作為高效率超寬頻行波管關鍵技術及套用項目的主要組成部分獲得2014年國家科技進步二等獎。
