[發明專利]一種三維FEM混合二維FMM的電磁場預測方法有效
| 申請號： | 201711116920.X | 申請日： | 2017-11-13 |
| 公開（公告）號： | CN109783829B | 公開（公告）日： | 2023-02-17 |
| 發明（設計）人： | 趙勛旺;左勝;張玉;林中朝;袁峰 | 申請（專利權）人： | 西安電子科技大學 |
| 主分類號： | G06F30/23 | 分類號： | G06F30/23 |
| 代理公司： | 上海宣宜專利代理事務所(普通合伙) 31288 | 代理人： | 劉君 |
| 地址： | 710075 陜*** | 國省代碼： | 陜西;61 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 三維 fem 混合 二維 fmm 電磁場 預測 方法 | ||
1.一種三維FEM混合二維FMM的電磁場預測方法，其特征在于，包括以下步驟：
步驟S1：確定選定磁場分布區域所在平面，獲取二維FMM入射場激勵輸入的高斯積分采樣點；
步驟S2：對室外電磁輻射源設備進行幾何建模、三維FEM參數設置以及網格剖分操作，獲取三維FEM計算所需的輸入信息；
步驟S3：采用三維FEM計算步驟S1中獲取的高斯積分采樣點處的散射場ES-G、HS-G，計算步驟S1中獲取的選定磁場分布區域場點處產生的散射場ES、HS，具體操作如下：
步驟S301：并行構建有限元稀疏矩陣系統方程AX＝B，采用高效并行稀疏矩陣求解器求解矩陣方程得到電場基函數系數向量X；
步驟S302：根據電場基函數系數向量X，得到惠更斯面上的電場強度He、磁場強度Ee，進一步得到惠更斯面上的電磁流分布
步驟S303：根據惠更斯面上的電磁流J，M，采用如下積分方程計算選定電磁場分布區域場點r處的散射場值：
其中，j為虛數單位，k為媒質空間波數，η為媒質空間波阻抗，r′為源點坐標，R為場點到源點的距離，G(R)為均勻媒質空間格林函數；
步驟S4：將散射場ES-G、HS-G分解為TE波與TM波，其中，對于TE波，Ez＝0，對于TM波，Hz＝0；
步驟S5：將TE波作為入射場激勵，通過二維FMM計算得到選定區域場點處的散射場分布ES-TE、HS-TE；
步驟S6：將TM波作為入射場激勵，通過二維FMM計算得到選定區域場點處的散射場分布ES-TM、HS-TM；
步驟S7：進行散射場疊加，得到選定區域場點處實際電磁場分布：E＝ES+ES-TE+ES-TM，H＝HS+HS-TE+HS-TM。
2.根據權利要求1所述的一種三維FEM混合二維FMM的電磁場預測方法，其特征在于：步驟S1所述的高斯積分采樣點通過確定選定電磁場分布區域所在平面，獲取該平面與區域內所有樓房建筑的交線，對這些交線進行二維高斯積分采樣點離散。
3.根據權利要求1所述的一種三維FEM混合二維FMM的電磁場預測方法，其特征在于：步驟S2中所述的參數設置主要包媒質屬性、邊界條件、激勵源以及計算頻率的設置。
4.根據權利要求1所述的一種三維FEM混合二維FMM的電磁場預測方法，其特征在于：步驟S2中所述的網格剖分采用非結構化網格——四面體網格，網格剖分尺寸再0.125～0.1個波長之間。
5.根據權利要求1所述的一種三維FEM混合二維FMM的電磁場預測方法，其特征在于：步驟S2、步驟S3中的三維FEM采用了基于MPI+OpenMP的并行編程模型實現。
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