[發明專利]基于雜交時域間斷伽遼金法的時域計算電磁學數值方法

在審

• 申請號: 201711187160.1
• 申請日: 2017-11-24
• 公開（公告）號: CN107944141A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 徐立;李星;尹俊輝;楊中海;李斌
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06F17/12
• 代理公司: 成都宏順專利代理事務所(普通合伙)51227
• 代理人: 周永宏

1.基于雜交時域間斷伽遼金法的時域計算電磁學數值方法，其特征在于，通過在相鄰體單元交界面單元上引入一個雜交項，用來定義電磁場的數值通量，運用隱式的Crank-Nicolson時間格式對引入雜交項后的三維時域Maxwell方程組進行離散處理，得到只與雜交項有關的全局線性系統，通過求解雜交項，得到每個單元的電磁場。

2.根據權利要求1所述的基于雜交時域間斷伽遼金法的時域計算電磁學數值方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

S1、根據目標電子器件的物理結構與邊界條件分析三維時域Maxwell方程組；

S2、采用四面體網格離散求解域；

S3、選擇基函數，將每個體單元的電場與磁場，每個面單元的雜交項使用基函數展開；

S4、在空間上，結合守恒條件形成與時間相關的半離散方程；

S5、在時間上，使用隱式的Crank-Nicolson時間格式離散，形成全離散方程；

S6、由步驟S5中的全離散方程導出只與雜交項有關的全局線性系統，計算出每個面單元上的雜交項，從而得到每個單元的電場與磁場。

3.根據權利要求2所述的基于雜交時域間斷伽遼金法的時域計算電磁學數值方法，其特征在于，所述三維時域Maxwell方程組包括有源三維時域Maxwell方程組與無源三維時域Maxwell方程組。

4.根據權利要求2所述的基于雜交時域間斷伽遼金法的時域計算電磁學數值方法，其特征在于，步驟S2所述離散求解區域包括體離散與面離散；具體為：三維區域采用四面體作為體單元進行區域劃分；二維區域采用三角形作為面單元；所述面離散和體積離散必須相容。

5.根據權利要求2所述的基于雜交時域間斷伽遼金法的時域計算電磁學數值方法，其特征在于，步驟S3之前還包括：在相鄰體單元的交界面單元上引入一個雜交項，用來定義體單元的電磁場的數值通量。

6.根據權利要求5所述的基于雜交時域間斷伽遼金法的時域計算電磁學數值方法，其特征在于，所述相鄰體單元交界面上雜交項為單值。

7.根據權利要求2所述的基于雜交時域間斷伽遼金法的時域計算電磁學數值方法，其特征在于，步驟S4具體的：通過在相鄰體單元的交界面上引入守恒條件，形成與時間相關的半離散方程。

8.根據權利要求2所述的基于雜交時域間斷伽遼金法的時域計算電磁學數值方法，其特征在于，步驟S5具體為：

首先，對步驟S1中的三維時域Maxwell方程組，應用隱式的Crank-Nicolson時間格式離散處理；

然后，結合步驟S4得到的半離散方程，得到全離散方程。

9.根據權利要求1所述的基于雜交時域間斷伽遼金法的時域計算電磁學數值方法，其特征在于，步驟S6具體為：根據步驟S5得到的全離散方程，導出局部單元矩陣和全局線性系統；

通過將每一個體單元進行集成，得到一個只與雜交項相關的全局線性方程；

求解全局線程方程，得到每一個體單元內對應時刻的四個面上的雜交項系數值；

根據計算出的各面單元上的雜交項系數值以及局部單元方程，計算得到每個體單元的電場與磁場。