計(jì)算電磁學(xué)中若干關(guān)鍵技術(shù)的研究.pdf

1、半個(gè)世紀(jì)以來(lái),計(jì)算電磁學(xué)(Computational Electromagnetics)獲得了長(zhǎng)足的發(fā)展,已經(jīng)逐漸成為解決電磁波問(wèn)題最為有效的手段。目前其發(fā)展可分為如何求解新的電磁問(wèn)題與如何提高計(jì)算速度兩個(gè)方向。本論文的研究工作涉及到上述兩個(gè)方向中的若干關(guān)鍵問(wèn)題,主要可分為三個(gè)部分。
　　 第一部分提出了一種新的電磁場(chǎng)積分方程,實(shí)現(xiàn)了用單個(gè)等效流完成均勻介質(zhì)的電磁散射的計(jì)算。比傳統(tǒng)的雙等效流積分方程減少了一半的未知量,同時(shí)與普通

2、單等效流積分方程相比,避免了格林函數(shù)導(dǎo)數(shù)的出現(xiàn),顯著降低數(shù)值積分的奇異性。通過(guò)計(jì)算若干介質(zhì)體的雷達(dá)散射截面(RCS),發(fā)現(xiàn)對(duì)于高介電常數(shù)的介質(zhì)體,該方程可以提供滿意的精度,最后還分析了該方程成立的物理原因。
　　 第二部分針對(duì)計(jì)算電磁學(xué)對(duì)并行計(jì)算的需求,使用Nvidia公司最新的顯卡計(jì)算架構(gòu)CUDA(compute Unified Device ArchLitecture),對(duì)金屬電磁散射問(wèn)題,編寫了并行填充阻抗矩陣元素的代碼。

3、根據(jù)顯卡獨(dú)特的硬件架構(gòu)對(duì)代碼做了專門優(yōu)化以提高計(jì)算效率。通過(guò)與CPU上運(yùn)行的阻抗矩陣元素填充代碼相比,發(fā)現(xiàn)使用CUDA技術(shù)編寫的代碼不但顯著降低CPU的占用率,而且在計(jì)算速度上有11倍的提升。附錄中給出了完整的源代碼
　　 第三部分從麥克斯韋方程出發(fā),完整地推導(dǎo)了一種全新情況下,即多個(gè)具有非均勻介電常數(shù)與非均勻?qū)Т怕实慕橘|(zhì)體相互作用時(shí)的電磁場(chǎng)積分方程。給出該方程的物理意義,即無(wú)論有多少介質(zhì)體,均可視為一個(gè)物體進(jìn)行處理,從而無(wú)需認(rèn)