《針對複雜多物理電磁環境的新型寬頻區域分解算法》是依託香港大學深圳研究院，由姜立軍擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：針對複雜多物理電磁環境的新型寬頻區域分解算法
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：姜立軍
- 依託單位：香港大學深圳研究院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
高性能計算和雲計算使計算電磁學正向區域分解方法發展。基於積分方程的寬頻區域分解法十分重要，但文獻中尚少研究。因低頻和中頻電磁場的物理差異很大，為解決寬頻，必須同時處理兩種物理機制。而且物理模型和數值加速引擎都必須寬頻。..本項目將基於積分方程建立寬頻區域分解框架,有如下創新點：.1..涵蓋低頻和高頻物理的完整算法：.不僅有寬頻物理模型，而且有寬頻數值加速引擎。從而提供一個完整方案。.2..使用等效電／磁流和等效電／磁荷的新等效原理方法：.開發增強型等效面算法（A-EPA）處理低頻，避免 Loop-Tree 基函式。.3..旋轉混合型快速多極子算法（R-MFFMA）：.使用偽譜投影方法旋轉處理低頻多極子，保證多極子截取數目數百的精度和速度，提升混合型快速多極子算法的轉換頻率，保證寬頻數值加速的可靠性，效率和精度。..本方法可套用於寬頻隱身飛行器，複雜天線系統，光學晶體，和複雜電磁兼容等方面.
結題摘要
由於複雜電磁套用的建模需求，基於積分方程的寬頻區域分解方法面臨巨大挑戰。因低頻和中頻電磁場的物理差異很大，我們致力於解決寬頻電磁模型的建立和寬頻數值加速引擎的開發。 通過專注研發以及與國內外一流學者的合作，我們在本課題的執行和研發過程當中取得了多項重要原創性研究成果，並且取得多項國際學術獎的認可。我們研究的主要內容，重點成果，及其關鍵科學意義包括： 1. 進行了一系列低頻積分方程的算法研究， 率先提出了如基於庫侖規則的新型低頻積分方程方法。 這些工作為我們寬頻電磁計算奠定理論和方法基礎。 2. 提出並且開發了寬頻增強型等效面算法（A-EPA），通過使用表面等效電流和等效電荷，以及A-EFIE運算元，我們不僅提供了寬頻區域分解計算框架，而且避免複雜的Loop-Tree 基函式的使用。 3. 提出並開發了新型分層鬆弛型等效面方法 （RHESA），根本上消除了傳統矩形等效面的不連續性，避免了Tap 基函式的使用和相關奇異性，實現了物理模型上的分層區域分解的高精度快速計算。 4. 成功開發了新型旋轉型混合快速多極子算法 (MF-FMA)， 實現了低頻部分對角化，從而上移MF-FMA的轉換區間，為大型寬頻電磁計算提供精度可控的寬頻引擎。 5. 率先解決了DGTD和IE結合的區域分解算法，成功實現了DGTD共形邊界的計算問題，解決了通過時域進行寬頻和非線性的區域分解計算問題。 6. 拓展了傳統的積分方程方法的線性前提局限，開發了新型寬頻納米非線性材料PMCHWT積分方程方法。並以此為獨特工具，首創了非線性八木納米天線, 實現了基於頻譜的空域區分。 7. 為解決有限周期結構的大規模計算問題，提出了基於表面波指數衰減特性和周期結構Bloch-Floquet模式的快速計算方法，成功重構了有限周期結構的周期波和表面波，避免了大量陣單元的耦合計算。 本課題的工作對寬頻電磁計算方法提供了原創性的新貢獻。所研發的計算方法可以被廣泛套用於寬頻隱身技術，複雜天線系統，納米光學系統，和複雜電磁兼容等方面。本課題組的科研努力已經獲得多項國際會議大獎的認可。
