杭州电子科技大学;杭州法动科技有限公司张康龙获国家专利权
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龙图腾网获悉杭州电子科技大学;杭州法动科技有限公司申请的专利一种基于非均匀网格技术的电磁仿真方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120145778B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-08发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510602653.5,技术领域涉及:G06F30/23;该发明授权一种基于非均匀网格技术的电磁仿真方法是由张康龙;景文昊;肖轲方;陈琪;夏航航;赵鹏;王高峰设计研发完成,并于2025-05-12向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于非均匀网格技术的电磁仿真方法在说明书摘要公布了:本发明公开一种基于非均匀网格技术的电磁仿真方法。建立电磁仿真对象模型,确定仿真对象尺寸的计算空间范围;构造适用于弱条件稳定时域有限差分法的理想电导体边界;利用非均匀网格技术,设定过渡前区域、过渡区域、过渡后区域;将弱条件稳定时域有限差分法与非均匀网格技术结合,获取下一时刻的磁场值和电场值。本发明提出了弱条件稳定时域有限差分法与非均匀网格技术的高效结合方法,通过动态网格剖分策略,实现了“局部精度保障‑全局效率提升”的协同优化,特别对于具有精细结构器件的电磁仿真,不仅确保了较高的计算精度,而且减少了网格数量,明显缩短了计算时长。
本发明授权一种基于非均匀网格技术的电磁仿真方法在权利要求书中公布了:1.一种基于非均匀网格技术的电磁仿真方法,其特征在于,所述方法包括: 建立电磁仿真对象模型,确定计算空间;其中,所述电磁仿真对象模型在x和z方向上具有精细结构,在y方向上具有粗糙结构; 根据计算空间,构造适用于弱条件稳定时域有限差分法的理想电导体边界PEC;其中,所述理想电导体边界PEC是沿着x、y、z方向中任一方向,通过非均匀网格技术对理想电导体边界PEC设定过渡前区域、过渡区域、过渡后区域;所述过渡前区域、过渡后区域均为均匀网格区域,但过渡前区域、过渡后区域的网格大小不同;所述过渡区域为非均匀网格区域;所述理想电导体边界PEC中,选择电磁仿真对象的精细结构区域采用的剖分网格尺寸小于空旷或粗糙结构区域采用的剖分网格尺寸; 将弱条件稳定时域有限差分法与非均匀网格技术结合,并获取下一时刻的磁场值、电场值,具体是: 首先根据弱条件稳定时域有限差分法获取电场和磁场表达式,表示为: ; ; ; 其中ε和μ分别表示介电常数和磁导率,分别表示对x、y、z方向求偏导; 根据弱条件稳定时域有限差分方法,在微分方程中略去Δt2项,电磁迭代流程被划分为两个子步骤: 子步骤①: ; (11); ; 式中的Δt表示时间步大小,n、n+12和n+1表示时间索引,I表示单位矩阵,Ex、Ey和Ez分别表示x、y和z方向上的电场量,Hx、Hy和Hz分别表示x、y和z方向上的磁场量; 将公式10和公式11展开后得到n+12时刻的电场和磁场的分量表达式; (13); (14); ; ; ; ; 根据n时刻的电场和磁场的分量,通过公式13-公式18可以得到n+12时刻的电场和磁场分量,但是在Ex、Ey求解过程中,需要分别用到同时刻的Hy和Hz的值,无法直接求解得到,因此将公式17和公式18分别带入公式15和公式16即可得到: ; (20); 其中,表示T0时刻的Γη,Γ=E,H,T0=n,n+12,n+1,η=x、y、z;εx、εy、εz分别表示x、y、z方向上的介电常数,μx、μy、μz分别表示x、y、z方向上的磁导率,δη=Δη∂∂η,其中η=x、y、z; 根据公式19和公式20得到弱条件稳定下n+1时刻的电场分量和磁场分量; 子步骤②: ; ; ; ; ; (26); 根据n+12时刻的电场和磁场的分量,通过公式21-公式26得到n+1时刻的电场和磁场分量,同样的在Ey和Ez求解过程中需要用到同时刻的Hx和Hy,因此将公式24和公式26分别带入公式23和公式25得到: ; ; 根据上述公式13-公式28即可求出弱条件稳定下n+1时刻的电场和磁场分量; 接下来为实现弱条件稳定与非均匀网格技术的结合,在公式13-公式28中,当δη对电场求解时,根据电场的方向分别对应采用电场网格的空间步长Δxe、Δye和Δze进行替换Δx、Δy、Δz,当δη对磁场求解时根据磁场的方向分别对应采用磁场网格的空间步长Δxh、Δyh和Δzh进行替换Δx、Δy、Δz。
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