有限元論文有限元PML吸收邊界條件模式展開法波導(dǎo)不連續(xù)

1、有限元論文：PML吸收邊界條件在波導(dǎo)不連續(xù)性問題中的應(yīng)用【中文摘要】本文在微波管三維CAD軟件“微波管模擬器”項框架下,基于教研室諸多研究學(xué)者的豐碩科研成果的基礎(chǔ)上,對PML吸收邊界條件在微波器件中的應(yīng)用進行研究。在無限區(qū)域內(nèi)求解電磁場問題時,使用恰當(dāng)?shù)木W(wǎng)格截斷方案和精確的吸收邊界條件對于求解界面處可靠的解十分重要。具有介質(zhì)、結(jié)構(gòu)不連續(xù)性的波導(dǎo)器件在各種移相器、功率分配器、濾波器以及環(huán)形器等微波器件的設(shè)計中獲得了廣泛的應(yīng)用。因此,本文結(jié)合PML吸收邊界條件,對不連續(xù)性波導(dǎo)模型進行了分析。首先,采用矢量有限元方法結(jié)合PML吸收邊界條件,分析解析激勵的波導(dǎo)不連續(xù)性問題。利用PML吸收邊界條件截斷計

2、算區(qū)域,可以減少計算機內(nèi)存消耗。采用模式正交性計算波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的S參數(shù),可以消除高次模式的影響,進而獲得更加精確的解。在結(jié)果驗證階段,分別對PML參數(shù)設(shè)置以及厚度選擇、波導(dǎo)介質(zhì)不連續(xù)性以及波導(dǎo)結(jié)構(gòu)不連續(xù)性模型進行分析。將計算結(jié)果與文獻、HFSS仿真軟件對比,驗證了PML吸收邊界條件的有限元法分析波導(dǎo)不連續(xù)性問題的準確性。其次,采用模式展開方法分析數(shù)值激勵下任意端口結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)不連續(xù)性問題。在波導(dǎo)模型后放置PML吸收邊界條件,吸收由于截斷計算區(qū)域而產(chǎn)生非物理原因反射的電磁波。.【英文摘要】With the guide of the research group in Microwave tube th

3、ree-dimensional CAD software Microwave tube simulator suite, this paper is to research the applications of PML absorption boundary condition in microwave devices. It is important to use appropriate mesh truncation schemes and accurate absorbing boundary conditions on the truncation surfaces to achie

4、ve reliable computational results while solving electromagnetic field problems in unbounded regions. Waveguide devices with the medium or structure discont.【關(guān)鍵詞】有限元 PML吸收邊界條件 模式展開法 波導(dǎo)不連續(xù)性 S參數(shù)【英文關(guān)鍵詞】FEM PML absorption boundary condition Mode expansion method waveguide discontinuity S parameter【索購全文】聯(lián)

5、系Q1：138113721 Q2：139938848【目錄】PML吸收邊界條件在波導(dǎo)不連續(xù)性問題中的應(yīng)用摘要4-5ABSTRACT5-6第一章 緒論9-161.1 研究背景及研究意義9-111.2 有限元法概述11-121.3 吸收邊界條件12-131.4 本論文的主要內(nèi)容13-16第二章 電磁場有限元的基本原理16-312.1 電磁場有限元法16-202.1.1 變分原理16-172.1.2 插值基函數(shù)的構(gòu)成17-202.1.2.1 三角形單元17-182.1.2.2 四面體單元18-202.2 電磁場邊界條件20-262.2.1 第一類邊界條件20-212.2.2 第二類邊界條件212.2

6、.3 混合邊界條件212.2.4 PML吸收邊界條件21-262.3 有限元方法解題過程26-312.3.1 網(wǎng)格離散26-272.3.2 系數(shù)矩陣存儲27-282.3.3 強加邊界條件282.3.4 矩陣求解28-312.3.4.1 線性方程組問題的矩陣求解292.3.4.2 本征值問題的矩陣求解29-31第三章 解析激勵的波導(dǎo)不連續(xù)性問題分析31-473.1 含有PML吸收邊界條件的有限元分析31-393.1.1 生成總場方程31-383.1.2 反射系數(shù)和透射系數(shù)38-393.2 計算實例39-473.2.1 PML參數(shù)分析39-413.2.2 PML厚度設(shè)置41-423.2.3 波導(dǎo)不連續(xù)性問題的實例分析42-47第四章 數(shù)值激勵的波導(dǎo)不連續(xù)性問題分析47-634.1 本征場問題分析47-544.1.1 理論分析47-504.1.2 模式場的歸一化系數(shù)50-524.1.3 實例分析52-544.2 數(shù)值激勵下的波導(dǎo)模型分析54-634.2.1 Helmholtz方程的弱形式54-554.2.2 含有PM