高性能时域有限积分方法研究及其应用开题报告

高性能时域有限积分方法研究及其应用开题报告一、选题背景及意义随着科技的不断发展，电磁场计算在电子、通信、电力等领域中的应用越来越重要。电磁场计算方法主要包括时域和频域两种方法，而基于时域的方法由于其适用性更广，已成为电磁场计算中的主流方法。目前，时域数值方法主要包括有限差分法、有限元法、有限体积法等，但这些方法存在一些不足，如计算误差较大、计算效率低等问题。而有限积分法（FiniteIntegrationTechnique，FIT）是一种新兴的时域数值方法，其精度和计算效率均优于传统方法。近年来，随着高性能计算技术的飞速发展，FIT方法在计算效率上的优势更为明显。FIT方法以网格剖分为基础，将有限积分表示为对网格单元的积分，从而使其具有高效率、高精度的特点。FIT方法在计算电磁场方面有着广泛的应用，并且在电磁仿真领域中具有广阔的发展前景。本课题将重点研究高性能时域有限积分方法的理论、算法及其在电磁场计算中的应用，旨在提高电磁场计算的精度和效率，并为电磁仿真领域的发展作出贡献。二、研究内容1.FIT方法基本原理和数学基础的研究2.FIT方法的高性能优化算法的研究3.FIT方法在电磁场计算中的应用开发4.FIT方法的数值分析和实验测试三、研究计划及进度安排阶段一：文献阅读与资料收集（1个月）1.搜集FIT方法及其应用的相关文献和资料2.深入了解FIT方法的数学基础和计算原理阶段二：算法优化及应用开发（4个月）1.设计并实现FIT方法的高性能优化算法2.开发FIT方法在电磁场计算中的应用软件阶段三：数值分析与实验测试（2个月）1.对FIT方法进行数值分析和实验测试2.优化算法，提高计算效率和精度阶段四：论文撰写及答辩准备（3个月）1.撰写高性能时域有限积分方法的研究论文2.准备答辩相关材料四、预期成果1.提出一种高性能的时域有限积分方法，在计算效率和精度上有明显优势2.开发一套基于FIT方法的电磁场计算软件，并在实际应用中得到验证3.发表1-2篇论文，参加1-2个国内外学术会议五、参考文献[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