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基于时域积分方程的金属目标时域电磁散射数值分析的开题报告

一、研究背景

在电磁兼容性领域，金属目标的电磁特性研究一直是一个热门的研究课题。尤其是当金属目标暴露在电磁波辐射环境中时，金属目标的电磁散射特性对于电磁兼容性设计与评估具有十分重要的意义。因此，金属目标电磁散射数值分析的研究也成为电磁兼容性领域中一个十分活跃的研究课题，且基于时域积分方程的数值方法是当前研究的主流方向之一。

二、研究目的

本文旨在研究基于时域积分方程的金属目标时域电磁散射数值分析方法，以提高金属目标电磁散射问题的数值求解效率及精度，为电磁兼容性设计与评估提供有效的数值分析手段。

三、研究内容及思路

本文拟采用经典的基于时域积分方程的金属目标时域电磁散射数值分析方法，通过分析目标的几何形状和材质参数，建立目标的时域积分方程。然后，采用时域有限差分方法或时域走时算法等高效数值方法求解目标的时域响应，并得到目标的电磁场分布。最后，通过模拟不同情况下的电磁波辐射问题，考察该方法的性能及精度。

四、研究意义

①该研究可以提高金属目标时域电磁散射问题的数值求解效率，为目标仿真领域提供高效的数值分析手段。

②该研究可以深入研究金属目标的电磁散射问题，为金属目标电磁兼容性设计与评估提供更为精细、全面的数值分析方法。

③该研究可以拓展金属目标电磁散射计算的应用领域，为实际工程问题的解决提供技术基础和理论支持。

五、存在问题及解决方案

目前研究中存在以下问题：

①基于时域积分方程的金属目标时域电磁散射数值分析方法对计算机计算资源要求较高，对于大规模目标的仿真计算仍存在限制。

②时域有限差分方法等常规数值方法误差较大，难以满足高精度计算的要求。

预计解决方案：

①采用高性能计算、分布式计算等技术提高计算资源利用效率，提升仿真计算分辨率与规模。

②采用自适应积分方法、多极子方法等算法优化数值计算的精度与计算速度。

六、研究计划

第一年：

①理论研究，学习和掌握基于时域积分方程的数值方法，建立金属目标的数值计算模型并开展仿真计算评估。

②准备相关研究文献，编制开题报告和进度计划。

第二年：

①完善数值计算模型的建立并拓展到三维空间中，深入研究时域有限差分法、自适应积分法、多极子法等高效数值方法并进行对比分析。

②编写数值算法代码，验证仿真计算结果的正确性。

第三年：

①分析数值计算结果并研究其适用性和效率。

②结合实际工程问题，验证数值计算模型与算法的可行性，并提供改进和优化的建议和方案。

七、参考文献

[1]WeiLu,WenhuaYu,JinpengLi,etal.Time-domainintegral-equationmethodwithimpedanceboundaryconditionsforscatteringanalysisofmetallicobjects[J].TransonAntennasandPropagation,2009,57(3):655-663.

[2]GuoXiaoqiang,LuWei,LiJinpeng,etal.Time-domainintegral-equationmethodforelectromagneticscatteringanalysisofconductingobjectswithmaterialdiscontinuities[J].TransonAntennasandPropagation,2008,56(3):746-753.

[3]CuiWei,LiLiang,etal.Timedomainintegralequation(TDIE)methodforscatteringbyconductorsofarbitraryshapeburiedinstratifiedmedia[J].IEEEAntennasandWirelessPropagationLetters,2011,10:387-390.

[4]WuXiaodong,ChenJin.AnEfficientTimeDomainIntegralEquationMethodforElectromagneticScatteringofConductingObjects[J].IEEEAntennasandWirelessPropagationLetters,2016,15:157-160.