[發(fā)明專利]一種降空間尺度差實(shí)現(xiàn)電磁場(chǎng)加速計(jì)算的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110308085.X
• 申請(qǐng)日: 2021-03-23
• 公開（公告）號(hào): CN113076668B
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱鏵丞;楊陽(yáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 四川大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/23
• 分類號(hào): G06F30/23
• 代理公司: 成都九鼎天元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51214
• 代理人: 卿誠(chéng)

本發(fā)明公開了一種降空間尺度差實(shí)現(xiàn)電磁場(chǎng)加速計(jì)算的方法，屬于微波技術(shù)電磁仿真計(jì)算領(lǐng)域，包括設(shè)定空間模型步驟、設(shè)定介質(zhì)參數(shù)步驟、設(shè)定微波參數(shù)步驟和計(jì)算步驟；在設(shè)定空間模型步驟中，獲取薄壁區(qū)域的位置和幾何尺寸，用比薄壁區(qū)域幾何尺寸大的變換光學(xué)區(qū)域替換薄壁區(qū)域；在設(shè)定介質(zhì)參數(shù)步驟中，獲取薄壁區(qū)域的介質(zhì)參數(shù)，并利用變換光學(xué)算法計(jì)算等效替換薄壁區(qū)域的變換光學(xué)區(qū)域的介質(zhì)參數(shù)；采用FDTD時(shí)域有限差分算法或FEM有限元算法進(jìn)行網(wǎng)格剖分，獲取帶薄壁區(qū)域的物理場(chǎng)分布。本發(fā)明的一種降空間尺度差實(shí)現(xiàn)電磁場(chǎng)加速計(jì)算的方法，能夠解決薄壁區(qū)域幾何尺寸小，剖分困難，網(wǎng)格數(shù)量大，計(jì)算時(shí)間長(zhǎng)，占用計(jì)算機(jī)內(nèi)存的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微波技術(shù)電磁仿真計(jì)算領(lǐng)域，具體地說(shuō)涉及一種降空間尺度差實(shí)現(xiàn)電磁場(chǎng)加速計(jì)算的方法。

背景技術(shù)

隨著微波技術(shù)的快速發(fā)展，微波器件的應(yīng)用范圍變的越來(lái)越廣。微波既可以作為信息的載體，在通訊、探測(cè)等領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用；也可以作為能量的載體，在能量傳輸、加熱等領(lǐng)域被廣發(fā)的應(yīng)用，是一種清潔、高效的能源。

例如微波加熱相較于傳統(tǒng)的加熱方式具有高效性、選擇性、即時(shí)性和環(huán)境友好的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于食品、化工等行業(yè)中。但在微波加熱的應(yīng)用中，微波加熱存在著加熱不均勻，加熱效率低的現(xiàn)象。為了滿足相關(guān)設(shè)計(jì)需求，提高微波器件的性能，可以采用電磁仿真軟件建立相應(yīng)的模型，并利用模型參與已有或設(shè)想的性能要求進(jìn)行研究。

在當(dāng)今微波產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中，電磁仿真分析具有無(wú)法替代的作用和地位。但在仿真計(jì)算中，對(duì)于模型中區(qū)域較小、較薄的區(qū)域常常會(huì)出現(xiàn)網(wǎng)格難以剖分或網(wǎng)格剖分密度大，造成整個(gè)模型計(jì)算耗費(fèi)內(nèi)存大、計(jì)算時(shí)間長(zhǎng)的情況。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)上述不足之處提供一種降空間尺度差實(shí)現(xiàn)電磁場(chǎng)加速計(jì)算的方法，擬解決現(xiàn)有仿真軟件中，薄壁區(qū)域幾何尺寸小，剖分困難，網(wǎng)格數(shù)量大，計(jì)算時(shí)間長(zhǎng)，占用計(jì)算機(jī)內(nèi)存等問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種降空間尺度差實(shí)現(xiàn)電磁場(chǎng)加速計(jì)算的方法，包括設(shè)定空間模型步驟、設(shè)定介質(zhì)參數(shù)步驟和計(jì)算步驟；

所述設(shè)定空間模型步驟具體如下：

步驟a.設(shè)置仿真模型及邊界條件；

步驟b.獲取薄壁區(qū)域的位置和幾何尺寸，用比薄壁區(qū)域幾何尺寸大的變換光學(xué)區(qū)域替換薄壁區(qū)域，設(shè)定變換光學(xué)區(qū)域的位置和幾何尺寸；

所述設(shè)定介質(zhì)參數(shù)步驟具體如下：

步驟c.獲取薄壁區(qū)域的介質(zhì)參數(shù)，并利用變換光學(xué)算法計(jì)算等效替換薄壁區(qū)域的變換光學(xué)區(qū)域的介質(zhì)參數(shù)，設(shè)定變換光學(xué)區(qū)域的介質(zhì)參數(shù)；

步驟d.設(shè)定物料區(qū)域的介質(zhì)參數(shù)；

步驟e.設(shè)定除薄壁區(qū)域和變換光學(xué)區(qū)域之外的區(qū)域的介質(zhì)參數(shù)；

所述計(jì)算步驟具體如下：

步驟f.采用FDTD時(shí)域有限差分算法或FEM有限元算法進(jìn)行網(wǎng)格剖分，獲取帶薄壁區(qū)域的物理場(chǎng)分布。設(shè)置仿真模型包括設(shè)定薄壁區(qū)域的位置和幾何尺寸、設(shè)定物料區(qū)域的位置和幾何尺寸、設(shè)定微波饋口的位置和幾何尺寸、設(shè)定微波潰口處輸入的微波參數(shù)等；如果存在厚壁區(qū)域，我們也可以設(shè)定厚壁區(qū)域的位置和幾何尺寸，用比厚壁區(qū)域幾何尺寸小的變換光學(xué)區(qū)域替換厚壁區(qū)域，設(shè)定變換光學(xué)區(qū)域的位置和幾何尺寸；獲取厚壁區(qū)域的介質(zhì)參數(shù)，并利用變換光學(xué)算法計(jì)算等效替換厚壁區(qū)域的變換光學(xué)區(qū)域的介質(zhì)參數(shù)，設(shè)定變換光學(xué)區(qū)域的介質(zhì)參數(shù)；變換光學(xué)區(qū)域縮小了原來(lái)的厚壁區(qū)域后，新坐標(biāo)系下的節(jié)點(diǎn)數(shù)和單元數(shù)比舊坐標(biāo)系下的少幾倍，且計(jì)算時(shí)間也更快。

進(jìn)一步的，所述邊界條件為帶薄壁區(qū)域采用開放空間或封閉空間。

進(jìn)一步的，所述介質(zhì)參數(shù)為介電張量和磁導(dǎo)率張量。

進(jìn)一步的，所述介質(zhì)參數(shù)為熱導(dǎo)率張量、密度和比熱容。