有限元论文有限元PML吸收边界条件模式展开法波导不连续

1、有限元论文：PML吸收边界条件在波导不连续性问题中的应用【中文摘要】本文在微波管三维CAD软件“微波管模拟器”项框架下,基于教研室诸多研究学者的丰硕科研成果的基础上,对PML吸收边界条件在微波器件中的应用进行研究。在无限区域内求解电磁场问题时,使用恰当的网格截断方案和精确的吸收边界条件对于求解界面处可靠的解十分重要。具有介质、结构不连续性的波导器件在各种移相器、功率分配器、滤波器以及环形器等微波器件的设计中获得了广泛的应用。因此,本文结合PML吸收边界条件,对不连续性波导模型进行了分析。首先,采用矢量有限元方法结合PML吸收边界条件,分析解析激励的波导不连续性问题。利用PML吸收边界条件截断计

2、算区域,可以减少计算机内存消耗。采用模式正交性计算波导结构的S参数,可以消除高次模式的影响,进而获得更加精确的解。在结果验证阶段,分别对PML参数设置以及厚度选择、波导介质不连续性以及波导结构不连续性模型进行分析。将计算结果与文献、HFSS仿真软件对比,验证了PML吸收边界条件的有限元法分析波导不连续性问题的准确性。其次,采用模式展开方法分析数值激励下任意端口结构的波导不连续性问题。在波导模型后放置PML吸收边界条件,吸收由于截断计算区域而产生非物理原因反射的电磁波。.【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.【关键词】有限元 PML吸收边界条件 模式展开法 波导不连续性 S参数【英文关键词】FEM PML absorption boundary condition Mode expansion method waveguide discontinuity S parameter【索购全文】联

5、系Q1：138113721 Q2：139938848【目录】PML吸收边界条件在波导不连续性问题中的应用摘要4-5ABSTRACT5-6第一章 绪论9-161.1 研究背景及研究意义9-111.2 有限元法概述11-121.3 吸收边界条件12-131.4 本论文的主要内容13-16第二章 电磁场有限元的基本原理16-312.1 电磁场有限元法16-202.1.1 变分原理16-172.1.2 插值基函数的构成17-202.1.2.1 三角形单元17-182.1.2.2 四面体单元18-202.2 电磁场边界条件20-262.2.1 第一类边界条件20-212.2.2 第二类边界条件212.2

6、.3 混合边界条件212.2.4 PML吸收边界条件21-262.3 有限元方法解题过程26-312.3.1 网格离散26-272.3.2 系数矩阵存储27-282.3.3 强加边界条件282.3.4 矩阵求解28-312.3.4.1 线性方程组问题的矩阵求解292.3.4.2 本征值问题的矩阵求解29-31第三章 解析激励的波导不连续性问题分析31-473.1 含有PML吸收边界条件的有限元分析31-393.1.1 生成总场方程31-383.1.2 反射系数和透射系数38-393.2 计算实例39-473.2.1 PML参数分析39-413.2.2 PML厚度设置41-423.2.3 波导不连续性问题的实例分析42-47第四章 数值激励的波导不连续性问题分析47-634.1 本征场问题分析47-544.1.1 理论分析47-504.1.2 模式场的归一化系数50-524.1.3 实例分析52-544.2 数值激励下的波导模型分析54-634.2.1 Helmholtz方程的弱形式54-554.2.2 含有PM