一种复杂色散媒质中的改进的指数时间积分构造方法技术

本发明专利技术公开一种复杂色散媒质中的改进的指数时间积分构造方法，应用于三维电磁分析数值领域；本发明专利技术对待分析的包含复杂色散媒质的多尺度目标进行三维建模，建立对应的几何结构模型；并采用四面体网格对建立的几何结构模型进行剖分；首先通过将所有的局部场分量分别整合到各自对应的全局未知量，构造的全局半离散格式；然后将电场与磁场分量整合到一个未知量，得到一个常微分方程，即电场与磁场的更新方程；使得电场与磁场的更新仅需向量操作，而不必像传统指数时间积分法那样将引入矩阵指数来实现更新，显著减小了待求矩阵指数维数，有效降低矩阵指数计算效率，从而提高基于指数时间积分法的时域间断伽辽金法的仿真效率。

An improved exponential time integration method for complex dispersive media

The invention discloses an improved exponential time integral construction method in a complex dispersive medium, which is applied to the field of three-dimensional electromagnetic analysis. The invention builds the corresponding geometric structure model with the multi-scale target containing complex dispersive medium, and uses the tetrahedral mesh to establish the geometric knot. Firstly, the global semi discrete scheme is constructed by integrating all the local field components into their respective global unknown quantities respectively. Then the electric field and the magnetic field components are integrated into an unknown quantity, and a new equation is obtained, that is, the new equation of the electric field and the magnetic field, and the updating of the electric field and the magnetic field. The matrix exponent is not necessary as the traditional exponential time integration method, which can reduce the index dimension of the matrix and effectively reduce the efficiency of matrix exponent calculation, thus improving the simulation efficiency of the time-domain discontinuous Galerkin method based on the exponential time integration method.

【技术实现步骤摘要】
一种复杂色散媒质中的改进的指数时间积分构造方法
本专利技术属于三维电磁分析领域，特别涉及一种三维电磁分析数值求解技术。
技术介绍
随着隐身技术、物联网电磁兼容及电磁屏蔽等技术的发展，各类复杂色散材料越来越得到重视。从军事隐身技术中针对雷达、红外甚至可见光等不同应用环境的各类隐身涂层材料，到民用物联网设备的抗电磁干扰和电磁屏蔽设计、太阳能薄膜电池等领域中都有大量采用。随着电磁环境的日趋复杂，对这些材料的多频谱性能需求也越来越高。特别对于复杂电磁环境下的多尺度目标而言，其本身在几何结构上具有典型的多尺度特性，其中通常又包含贵金属、过渡金属或复合材料涂层等具有色散或各向异性性质的材料，这些涂层材料不仅会继承目标本身的几何上的多尺度特性，还不得不面临不同材料之间、材料与金属之间材料上的多尺度性(其精确仿真需要在材料交界面上进行网格加密，进而产生所谓的材料上的多尺度性)。这些特性使得包含复杂色散媒质的多尺度目标在复杂电磁环境下将产生复杂的电磁效应，对目标本身的电磁特性、稳定性和可靠性甚至战场生存能力提出严峻挑战。因此，精确地获得这类目标的复杂电磁环境电磁响应特征具有极其重要的意义。要真实、精确本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复杂色散媒质中的改进的指数时间积分构造方法，其特征在于，包括：S1、对待分析的包含复杂色散媒质的多尺度目标进行三维建模，建立对应的几何结构模型；S2、采用四面体网格对建立的几何结构模型进行剖分，得到若干四面体网格；S3、构造边值问题，根据伽辽金过程，推导出各四面体网格中局部边值问题的间断伽辽金弱形式；S4、采用基函数对间断伽辽金弱形式进行离散，得到间断伽辽金半离散格式；S5、将所有场分量整合为一个未知向量，构造全局半离散格式；S6、将电场分量与磁场分量整合为一个未知向量，根据步骤S5得到的全局半离散格式，构造一个常微分方程；S7、根据网格大小，将步骤S2得到的若干四面体网格划分为精细网格和...

【技术特征摘要】
1.一种复杂色散媒质中的改进的指数时间积分构造方法，其特征在于，包括：S1、对待分析的包含复杂色散媒质的多尺度目标进行三维建模，建立对应的几何结构模型；S2、采用四面体网格对建立的几何结构模型进行剖分，得到若干四面体网格；S3、构造边值问题，根据伽辽金过程，推导出各四面体网格中局部边值问题的间断伽辽金弱形式；S4、采用基函数对间断伽辽金弱形式进行离散，得到间断伽辽金半离散格式；S5、将所有场分量整合为一个未知向量，构造全局半离散格式；S6、将电场分量与磁场分量整合为一个未知向量，根据步骤S5得到的全局半离散格式，构造一个常微分方程；S7、根据网格大小，将步骤S2得到的若干四面体网格划分为精细网格和粗糙网格，并根据精细网格和粗糙网格对常微分方程进行未知量分离；S8、引入由精细网格相关的新的指数形式未知向量替换步骤S7中的未知向量，获得局部无条件稳定的指数时间积分格式。2.根据权利要求1所述的一种复杂色散媒质中的改进的指数时间积分构造方法，其特征在于，步骤S3所述构造边值问题，具体为：根据时域Maxwell方程，通过引入极化电流向量得到混合的Maxwell-Drude方程；采用理想电壁描述金属边界条件；并采用Silver-Muller吸收边界条件截断计算区域；其中，为辅助电位移矢量，t为时间变量。3.根据权利要求2所述的一种复杂色散媒质中的改进的指数时间积分构造方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王浩，徐立，尹俊辉，杨中海，李斌，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51