[发明专利]一种基于迭代方法的并行化时域混合电磁方法

权利要求书

1.一种基于迭代方法的并行化时域混合电磁方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，根据目标的最高求解频率计算网格尺寸；

步骤2，使用封闭的正方形面片包围面包围目标表面；

步骤3，将计算区域分为两部分：采用四面体网格剖分包围面至目标表面的区域以实现精确建模，使用六面体网格剖分包围面至计算区域边界的部分以节省计算资源；

步骤4，根据网格上所采用的迭代方法及所消耗的计算量，以均衡负载为原则，将参与计算的节点分为不同的迭代类别，计算每个节点上的网格量；

步骤5，根据网格上正常迭代需要用到的相邻网格物理量估算节点间的数据通信量，以数据通信量最少为设计目标，将网格分配到具体节点上实现最优并行方案；

步骤6，采用并行FDTD-FVTD混合方法迭代求解，得出计算结果。

2.如权利要求1所述的基于迭代方法的并行化时域混合电磁方法，其特征在于，所述的根据目标的最高求解频率计算网格尺寸，方法为：

对于目标在[f_min，f_max]频率范围内雷达散射截面RCS，采用以下公式计算FDTD方法的网格尺寸Δ：

Δ＝(c₀/f_max)/10

其中，C₀＝3.0×10⁸m/s为光速。

3.如权利要求1所述的基于迭代方法的并行化时域混合电磁方法，其特征在于，所述的使用封闭的正方形面片包围面包围目标表面，包括：

根据网格尺寸的大小，对目标表面进行三角形网格剖分，循环三角形网格面片中心点坐标外推2-3个网格尺寸建立由边长为所述网格尺寸大小的正方形面片构成的包围面。

4.如权利要求1所述的基于迭代方法的并行化时域混合电磁方法，其特征在于，将参与计算的节点分为不同的迭代类别，包括：

所有四面体网格仅进行FVTD迭代，与四面体网格相邻的六面体网格也仅进行FVTD迭代，与这些仅进行FVTD迭代的六面体网格有公共面的六面体网格称之为过渡区，这部分网格上既进行FDTD迭代又进行FVTD迭代，除此之外，过渡区外的六面体网格则仅进行FDTD迭代。

5.如权利要求1所述的基于迭代方法的并行化时域混合电磁方法，其特征在于，所述的计算每个节点上的网格量，包括：

设仅进行FDTD方法迭代的六面体网格个数为N₁，仅进行FVTD方法迭代的四面体网格个数为N₂，仅进行FVTD方法迭代的六面体网格个数为N₃，既进行FDTD迭代又进行FVTD迭代的六面体网格个数为N₄，则：

FDTD迭代区域所有网格上的计算量为C₁＝7×6×N₁；

其余部分网格上的计算量C₂＝97×6×N₂+145×6×N₃+(145+7)×6×N₄。

6.如权利要求1所述的基于迭代方法的并行化时域混合电磁方法，其特征在于，步骤4还包括：将所有网格按照估算的计算量分配节点：

为FDTD迭代区域分配D个节点，其计算公式为：

D＝[C₁×M/(C₁+C₂)]

为FVTD迭代区域分配V个节点，其计算公式为：

V＝[C₂×M/(C₁+C₂)]

D和V之间满足关系：D+V＝M，M为节点总数；

将N₁个参与FDTD迭代的六面体网格平均分布到第0-D-1号节点上；将(N₂+N₃+N₄)个参加FVTD迭代的网格平均分布到第D—M-1号节点上。