边界局部变化的高效电磁场积分方程方法研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61771238
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    59.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0119.电磁场与波
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

It is of great theoretical significance and engineering application value to study the accurate and efficient electromagnetic integral equation methods for solving boundary value problems with local boundary changes, because such problems are widespread in areas such as electromagnetic optimization. For this kind of problems, this project divides the target under analysis into two parts: variable local free structure and invariable electrically large mother structure, and study the fast methods based on the partitioned inverse formula and the Sherman-Morrison-Woodbury (SMW) formula for solving electromagnetic integral equations in two frameworks: mesh and meshless. In order to further improve the computational efficiency and the reliability of the proposed method, the fast calculation of the inverse matrix of the self-impedance matrix of the electrically large mother structure is studied by using the characteristic basis function method, the multilevel fast adaptive cross approximation algorithm and the SMW formula-based fast direct solver. Furthermore, combined with the intelligent optimization algorithm, the proposed method is employed to solve electromagnetic optimization problems, such as aircraft shape and coating stealth; combined with the quasi static method, the proposed method is employed to solve electromagnetic local boundary time-varying problems, such as the helicopter modulation effect on antenna and the field uniformity of reverberation chamber for a moving mechanical stirring. Research achievements can not only promote the development of the electromagnetic fast direct method, and also can be applied to fast solve a variety of electromagnetic engineering electromagnetic optimization problems and local boundary time-varying problems.
针对电磁优化设计等领域广泛存在的形状局部变化的边值问题,研究精确高效的电磁场积分方程方法具有重要的理论意义和工程应用价值。本项目在有网格和无网格两种框架下展开研究,将待研究目标分成局部变化的自由结构和不发生变化的电大母体结构两部分,利用部分逆公式和Sherman-Morrison-Woodbury (SMW)公式研究电磁场积分方程快速直接求解方法。为了进一步提高计算效率和方法的可靠性,采用特征基函数法、多层快速自适应交叉近似算法以及SMW公式研究电大母体结构自阻抗矩阵的逆矩阵的快速计算。在此基础上,结合智能优化算法,研究飞行器的外形隐身和涂敷隐身等电磁优化设计问题;结合准静态方法,研究直升机天线调制效应和机械搅拌混响室场均匀性等边界局部时变电磁问题。研究成果不仅可以促进电磁场快速直接求解方法的发展,而且可以应用于快速求解电磁工程实际中各种电磁优化设计问题和边界局部时变问题。

结项摘要

在电磁工程问题中,大量存在着边界局部变化的边值问题,针对此类问题的算法研究具有重要的理论意义和工程价值。本项目研究求解此类问题的精确高效积分方法,取得若干有价值的研究成果。主要研究成果和进展包括:(1)在算法方面:提出一种精确高效的局部变化算法(PMA)。该算法将任意一种形式的局部变化转化成先减去一个小结构,再加上一个小结构,具有很好的普适性。提出利用网格修改算法(MMA)和积分方程不连续伽略金(IEDG)技术提高局部变化算法的灵活性,使其允许原始结构和变化结构网格不匹配,二者可以独立剖分。使用SMWA快速直接求解算法和特征基函数法(CBFM)提高局部变化算法的计算效率。(2)在应用方法:将局部变化算法拓展应该到腔体内散射的局部变化问题。与阻抗边界条件(IBC)结合,将其拓展应用到腔体局部涂覆吸波材料的电磁散射问题中。与薄介质算法结合,将其拓展应用到一般目标局部涂覆吸波材料的电磁散射问题中。除此之外,还对其它的高效积分方法方法进行了研究。本项目共发表期刊和会议论文13篇,其中有6篇期刊论文发表在计算电磁学领域具有影响力的IEEE和IET系列期刊上。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(5)
专利数量(5)
Efficient calculation of interior scattering from cavities with small modifications
通过少量修改即可有效计算空腔的内部散射
  • DOI:
    10.1049/el.2019.2689
  • 发表时间:
    2020-01-23
  • 期刊:
    ELECTRONICS LETTERS
  • 影响因子:
    1.1
  • 作者:
    Chen, Xinlei;Liu, Xiuqiang;Gu, Changqing
  • 通讯作者:
    Gu, Changqing
Analysis of Partial Geometry Modification Problems Using the Partitioned-Inverse Formula and Sherman-Morrison-Woodbury Formula-Based Method
使用分部逆公式和基于 Sherman–Morrison–Woodbury 公式的方法分析部分几何修改问题
  • DOI:
    10.1109/tap.2018.2854162
  • 发表时间:
    2018-10-01
  • 期刊:
    IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION
  • 影响因子:
    5.7
  • 作者:
    Chen, Xinlei;Gu, Changqing;Mittra, Raj
  • 通讯作者:
    Mittra, Raj
Nested Fast Adaptive Cross Approximation Algorithm for Solving Electromagnetic Scattering Problems
解决电磁散射问题的嵌套快速自适应交叉逼近算法
  • DOI:
    10.1109/tmtt.2020.3024732
  • 发表时间:
    2020-09
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques
  • 影响因子:
    4.3
  • 作者:
    Xiaoxing Fang;Alex;er Heldring;Juan M. Rius;Xinlei Chen;Qunsheng Cao
  • 通讯作者:
    Qunsheng Cao
Analysis of partial modification problems using integral equation discontinuous Galerkin with mesh modification algorithm
网格修正算法积分方程间断伽辽金局部修正问题分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters
  • 影响因子:
    4.2
  • 作者:
    Xiaojie Li;Ziang Shen;Xinlei Chen;Changqing Gu
  • 通讯作者:
    Changqing Gu
Ultrathin optically transparent metamaterial absorber for broadband microwave invisibility of solar panels
用于太阳能电池板宽带微波隐形的超薄光学透明超材料吸收器
  • DOI:
    10.1088/1361-6463/ac2bcc
  • 发表时间:
    2021-09
  • 期刊:
    Journal of Physics D: Applied Physics
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Shuying Li;Liangliang Liu;Yuying Jiang;Chunzi Tang;Changqing Gu;Zhuo Li
  • 通讯作者:
    Zhuo Li

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其他文献

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    --
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    袁乃昌

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电磁场积分方程中的等效偶极矩方法及其应用研究
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    61071019
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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