共形FDTD网格剖分方法在舰船电磁仿真中的应用

"FDTD共形网格剖分方法在舰船电磁环境效应仿真的应用" 在电磁场数值计算领域，时域有限差分法（Finite-Difference Time-Domain, FDTD）是一种广泛应用的数值模拟技术，它能有效地解决复杂的电磁问题。然而，FDTD方法在实际应用中面临的一个关键挑战是如何生成与模型结构对齐的六面体网格，因为大多数商业软件通常使用三角形面片来描述物体。传统的基于原点探测的网格生成算法在效率和精度上存在局限性。 针对这一问题，一种新的共形FDTD网格剖分方法被提出，它基于射线追踪原理。该方法通过追踪网格射线族，检测这些射线与三角形面片模型的交点，从而确定模型结构与FDTD计算区域的关系。这样可以高效且精确地生成符合FDTD算法需求的网格信息。此外，多方向射线追踪技术的引入，解决了特殊几何结构可能导致的剖分信息不完整的问题，确保了复杂模型的全面覆盖。 该剖分技术在舰船电磁环境效应仿真中的应用得到了验证。具体例子是将该方法应用于带有战斗机的航母飞行甲板模型。在高功率电磁脉冲条件下，通过结合高阶共形FDTD方法，能够准确预测飞行甲板表面的电流分布，这对于评估舰船的电磁防护能力和设计电磁兼容方案至关重要。 关键词所涉及的技术点包括： 1. FDTD: FDTD 是一种数值计算方法，用于模拟随时间变化的电磁场。它通过在时间和空间上离散化Maxwell方程，逐时间步推进计算，从而解决电磁问题。 2. 网格剖分: 网格剖分是将几何模型划分为小的六面体单元，这些单元构成了FDTD算法的基础。精细且准确的网格剖分对于模拟结果的精确性至关重要。 3. 射线追踪: 射线追踪算法在这里用来检测模型结构与FDTD网格的交点，帮助构建准确的网格信息。 4. 共形技术: 共形网格技术允许网格紧密贴合复杂几何形状，提高计算精度，尤其是在处理曲面和不规则形状时。 5. 电磁环境: 在舰船设计中，考虑电磁环境效应是为了评估和减轻电磁干扰，确保设备的正常运行和舰船的电子战能力。 6. 高阶共形FDTD: 这是指使用更高级的数学技巧来构造更精确的FDTD网格，以适应复杂几何形状和提高模拟精度。 这种新的共形FDTD网格剖分技术提供了一种有效的方法来应对复杂的电磁仿真问题，特别是在具有挑战性的舰船电磁环境效应分析中，它的应用显著提高了模拟的准确性和效率。