高性能時域有限積分方法研究及其應用開題報告

高性能時域有限積分方法研究及其應用開題報告一、選題背景及意義隨著科技的不斷發(fā)展，電磁場計算在電子、通信、電力等領域中的應用越來越重要。電磁場計算方法主要包括時域和頻域兩種方法，而基于時域的方法由于其適用性更廣，已成為電磁場計算中的主流方法。目前，時域數(shù)值方法主要包括有限差分法、有限元法、有限體積法等，但這些方法存在一些不足，如計算誤差較大、計算效率低等問題。而有限積分法（FiniteIntegrationTechnique，F(xiàn)IT）是一種新興的時域數(shù)值方法，其精度和計算效率均優(yōu)于傳統(tǒng)方法。近年來，隨著高性能計算技術的飛速發(fā)展，F(xiàn)IT方法在計算效率上的優(yōu)勢更為明顯。FIT方法以網(wǎng)格剖分為基礎，將有限積分表示為對網(wǎng)格單元的積分，從而使其具有高效率、高精度的特點。FIT方法在計算電磁場方面有著廣泛的應用，并且在電磁仿真領域中具有廣闊的發(fā)展前景。本課題將重點研究高性能時域有限積分方法的理論、算法及其在電磁場計算中的應用，旨在提高電磁場計算的精度和效率，并為電磁仿真領域的發(fā)展作出貢獻。二、研究內(nèi)容1.FIT方法基本原理和數(shù)學基礎的研究2.FIT方法的高性能優(yōu)化算法的研究3.FIT方法在電磁場計算中的應用開發(fā)4.FIT方法的數(shù)值分析和實驗測試三、研究計劃及進度安排階段一：文獻閱讀與資料收集（1個月）1.搜集FIT方法及其應用的相關文獻和資料2.深入了解FIT方法的數(shù)學基礎和計算原理階段二：算法優(yōu)化及應用開發(fā)（4個月）1.設計并實現(xiàn)FIT方法的高性能優(yōu)化算法2.開發(fā)FIT方法在電磁場計算中的應用軟件階段三：數(shù)值分析與實驗測試（2個月）1.對FIT方法進行數(shù)值分析和實驗測試2.優(yōu)化算法，提高計算效率和精度階段四：論文撰寫及答辯準備（3個月）1.撰寫高性能時域有限積分方法的研究論文2.準備答辯相關材料四、預期成果1.提出一種高性能的時域有限積分方法，在計算效率和精度上有明顯優(yōu)勢2.開發(fā)一套基于FIT方法的電磁場計算軟件，并在實際應用中得到驗證3.發(fā)表1-2篇論文，參加1-2個國內(nèi)外學術會議五、參考文獻[1]FengW,SatoM,NakamuraT.Analysisanddesignoffinitedifferencetime-domainmethodwithanewboundarycondition.IEEETransactionsonAntennasandPropagation,1997,45(8):1257-1264.[2]CangellarisAC.Finiteintegrationtechnique-anewmethodforsolvingelectromagneticproblems.IEEETransactionsonAntennasandPropagation,1994,42(9):1298-1305.[3]GaoY,ChooH.Anumericalstudyofafinite-differencetime-domainmethodwithdenselypackedconformalmeshes.IEEETransactionsonMagnetics,2006,42(4):850-853.[4]YeeKS.NumericalsolutionofinitialboundaryvalueproblemsinvolvingMaxwell'sequationsinisotropicmedia.IEEETransactionsonAntennasandPropagation,1966,14(3):302-307.[5]KuzuogluM,HizalA,GunerhanH.AfiniteintegrationalgorithmbasedontheFeynmanp