面向大尺度类周期结构的并行综合函数矩量法理论与关键技术研究
批准号:
62101564
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
徐延林
依托单位:
学科分类:
电磁场与波
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
徐延林
中文摘要
类周期结构具有独特的电磁波调控特性,在雷达探测、目标隐身、天线设计等诸多领域均具有重要的工程应用价值和学术研究价值。针对大尺度类周期结构的高效精确电磁数值分析一直是电磁计算领域的热点和难点。传统全波算法在分析此类问题时,随着阵列规模增大,往往面临计算复杂度激增、内存消耗过大的难题。鉴于此,本项目拟从类周期结构的几何特征出发,提出一种具有函数复用机制的并行综合函数矩量法(p-SBFM),实现对大尺度类周期结构电磁特性的高效精确仿真计算。重点突破相似阵元综合函数复用、综合函数矩量法并行求解、多构型类周期结构多层级处理等关键科学问题,克服传统电磁全波算法在分析此类问题时,精度、效率、内存难以兼顾的难题,为类周期结构的工程应用奠定理论分析基础和仿真研究手段。
英文摘要
Quasi-periodic structures have unique characteristics on electromagnetic regulation and have important values in engineering and academy. Typical applications of quasi-periodic structures include radar detection, target stealth, and antenna design. However, efficient and accurate numerical analysis for large-scale quasi-periodic structures is always a hot and difficult point in computational electromagnetism. Traditional full-wave methods often face such difficulties as rapid growth of computational complexity and oversized memory consumption with the increases of computing scale. Thinking of this, a parallel synthetic basis functions method (p-SBFM) which has a dedicated scheme of synthetic functions reuse is proposed in the project for the accurate and efficient analysis of large scale quasi-periodic structures. Emphases of this project are laid on such key scientific issues as designing the scheme of synthetic functions reuse for similar array unit, parallel solution of SBFM, multi-level processing of multi-configuration quasi-periodic structures. All of these make p-SBFM overcome the difficulties of traditional electromagnetic full-wave methods in balancing accuracy, efficiency, and memory when analyzing large scale electromagnetic problems. Moreover, they also provide analytical methods and theoretical foundations for the engineering application of quasi-periodic structures.
本项目针对大尺度类周期阵列结构的高效、精确电磁计算问题,从阵列单元的几何相似性和相互独立性出发,提出了一种具有函数复用机制的并行综合函数法(parallel synthetic basis functions method,p-SBFM)。围绕算法效率提升、内存资源缩减等问题,具体开展了3项研究工作:1.从类周期阵列结构的几何相似性特征出发,设计了基于三角网格的快速数据建模方法和函数复用机制;2.基于阵列单元的相互独立性,设计了适合于SBFM算法的并行处理流程;3.借鉴区域分解处理思路,设计了面向多构型类周期阵列的矩阵方程模块化构建模式。p-SBFM基于“函数复用+并行处理”的改进设计,大大提高了算法综合处理效率,一定程度上克服了SBFM“以时间换空间”算法设计策略带来的效率影响,在保持算法精度的同时,大幅提升了传统SBFM的综合处理效率,并将算法的内存资源消耗降低一个数量级以上,为大尺度类周期阵列结构的电磁仿真提供了技术支撑。算法预期可应用于电磁超材料、阵列天线等以阵列形式为主要形态目标的电磁特性计算,有望在一定程度上平衡数值全波算法在精度、效率、内存资源消耗方面矛盾,为大尺度阵列结构的快速设计与电磁特性分析提供支撑。
面向多自由度的三维随机阵列智能电磁计算方法
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批准号:--
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项目类别:省市级项目
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资助金额:0.0万元
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批准年份:2026
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负责人:徐延林
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依托单位:
PIN 二极管强电磁脉冲瞬态效应建模与仿真
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批准号:2022JJ20045
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项目类别:省市级项目
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资助金额:0.0万元
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批准年份:2022
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负责人:徐延林
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依托单位:
国内基金
海外基金