电磁散射体积分方程离散方法的研究

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电大尺寸电磁散射问题的快速数值求解一直是计算电磁学研究的热点,相继出现了快速多极子(FMM)、多层快速多极子(MLFMM)以及基于H矩阵的快速算法等。而一个算法的总体计算复杂度不仅涉及核心求解计算的性能,也包括前、后处理的计算复杂度。本文提出的六面体剖分查找公共面与非公共面的快速算法可用于电磁散射问题中矩量法以及其它快速算法的前处理。利用图论中邻接矩阵和关联矩阵的概念,以及稀疏矩阵转置与乘积的运算,可降低查找公共面与非公共面的计算复杂度和存储量。本文在已有四面体剖分查找公共面与非公共面快速算法的基础上,对三维目标进行六面体剖分。利用点、线、面、体之间的关联关系与邻接关系,提出了六面体剖分查找公共面与非公共面的快速算法。采用该算法分析了三个不同模型,给出了查找公共面与非公共面的时间,结果表明计算复杂度为线性阶。然后选取屋顶(Roof-top)函数作为基函数和测试函数,将查找公共面与非公共面的快速算法应用到矩量法中,求得目标的双站雷达散射截面(RCS)。最后,利用所实现的计算程序分析了介质立方体、有限长介质圆柱以及介质长方体的双站RCS,并与商业软件计算结果进行比较。结果表明,对物体做六面体剖分,所采用的查找公共面与非公共面的快速算法能够有效的解决电磁散射问题。
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