高性能時(shí)域有限積分方法研究及其應(yīng)用開(kāi)題報(bào)告

高性能時(shí)域有限積分方法研究及其應(yīng)用開(kāi)題報(bào)告一、選題背景及意義隨著科技的不斷發(fā)展，電磁場(chǎng)計(jì)算在電子、通信、電力等領(lǐng)域中的應(yīng)用越來(lái)越重要。電磁場(chǎng)計(jì)算方法主要包括時(shí)域和頻域兩種方法，而基于時(shí)域的方法由于其適用性更廣，已成為電磁場(chǎng)計(jì)算中的主流方法。目前，時(shí)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(jì)算誤差較大、計(jì)算效率低等問(wèn)題。而有限積分法（FiniteIntegrationTechnique，F(xiàn)IT）是一種新興的時(shí)域數(shù)值方法，其精度和計(jì)算效率均優(yōu)于傳統(tǒng)方法。近年來(lái)，隨著高性能計(jì)算技術(shù)的飛速發(fā)展，F(xiàn)IT方法在計(jì)算效率上的優(yōu)勢(shì)更為明顯。FIT方法以網(wǎng)格剖分為基礎(chǔ)，將有限積分表示為對(duì)網(wǎng)格單元的積分，從而使其具有高效率、高精度的特點(diǎn)。FIT方法在計(jì)算電磁場(chǎng)方面有著廣泛的應(yīng)用，并且在電磁仿真領(lǐng)域中具有廣闊的發(fā)展前景。本課題將重點(diǎn)研究高性能時(shí)域有限積分方法的理論、算法及其在電磁場(chǎng)計(jì)算中的應(yīng)用，旨在提高電磁場(chǎng)計(jì)算的精度和效率，并為電磁仿真領(lǐng)域的發(fā)展作出貢獻(xiàn)。二、研究?jī)?nèi)容1.FIT方法基本原理和數(shù)學(xué)基礎(chǔ)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(chǎng)計(jì)算中的應(yīng)用開(kāi)發(fā)4.FIT方法的數(shù)值分析和實(shí)驗(yàn)測(cè)試三、研究計(jì)劃及進(jìn)度安排階段一：文獻(xiàn)閱讀與資料收集（1個(gè)月）1.搜集FIT方法及其應(yīng)用的相關(guān)文獻(xiàn)和資料2.深入了解FIT方法的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和計(jì)算原理階段二：算法優(yōu)化及應(yīng)用開(kāi)發(fā)（4個(gè)月）1.設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)FIT方法的高性能優(yōu)化算法2.開(kāi)發(fā)FIT方法在電磁場(chǎng)計(jì)算中的應(yīng)用軟件階段三：數(shù)值分析與實(shí)驗(yàn)測(cè)試（2個(gè)月）1.對(duì)FIT方法進(jìn)行數(shù)值分析和實(shí)驗(yàn)測(cè)試2.優(yōu)化算法，提高計(jì)算效率和精度階段四：論文撰寫(xiě)及答辯準(zhǔn)備（3個(gè)月）1.撰寫(xiě)高性能時(shí)域有限積分方法的研究論文2.準(zhǔn)備答辯相關(guān)材料四、預(yù)期成果1.提出一種高性能的時(shí)域有限積分方法，在計(jì)算效率和精度上有明顯優(yōu)勢(shì)2.開(kāi)發(fā)一套基于FIT方法的電磁場(chǎng)計(jì)算軟件，并在實(shí)際應(yīng)用中得到驗(yàn)證3.發(fā)表1-2篇論文，參加1-2個(gè)國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)會(huì)議五、參考文獻(xiàn)[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