(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210717279.X (22)申请日 2022.06.23 (71)申请人 南京航空航天大 学 地址 210000 江苏省南京市江宁区将军大 道29号 (72)发明人 黄正宇　梁燕秋　李超　朱帅　 赵嘉晨　 (74)专利代理 机构 北京德崇智捷知识产权代理 有限公司 1 1467 专利代理师 杨楠 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) (54)发明名称 FDTD网格剖分方法及FDTD电磁 计算方法 (57)摘要 本发明公开了一种FDTD网格剖分方法。 本发 明FDTD网格剖分方法包括将模型的三角面元转 换为模型的表面Yee网格的步骤， 该步骤具体如 下： 首先确定每个三角面元的随机填充点数 narea， 然后在对应的三角面元中填充均匀分布的 narea个随机散点， 最后将随机散点的坐标映射到 问题空间中， 从而得到模型的表面Y ee网格。 本发 明还公开了一种FD TD电磁计算方法。 本发明首次 提出采用三角面元随机插值的方式进行模型表 面Yee网格的填充， 相比传统的射线追踪法， 本发 明网格剖分方法可在保证FDTD计算结果有效性 的同时， 提高计算效率， 降低计算资源的消耗。 权利要求书1页 说明书6页 附图2页 CN 115048842 A 2022.09.13 CN 115048842 A 1.一种FDTD网格剖分方法， 包括将模型的三角面元转换为模型的表面Yee网格的步骤， 其特征在于， 该步骤具体如下： 首先确定每个三角面元的随机填充点数narea， 然后在对应的 三角面元中填充均匀分布的narea个随机散点， 最后将随机散点的坐标 映射到问题空间中， 从而得到模型的表面Ye e网格； 各三角面元的随机填充点数narea具体通过 下式确定： 其中， 为最大填充数目， areamax为模型中三角面元面积的最大值， dx、 dy为Yee网格的尺寸， α 为范围在1～20的预设参数； l2＝l1/lmax， l1为模型中三角面元的平均 周长， lmax为模型中三角面元周长的最大值。 2.如权利要求1所述FDTD网格剖分方法， 其特征在于， 所述随机散点的坐标按照以下公 式确定： 式中， (x,y,z)为随机散点的三维坐标， (x1,y1,z1)， (x2,y2,z3)和(x3,y3,z3)为三角面元 的三个顶点 坐标， u、 v是从0 到1之间抽取的随机数。 3.如权利要求1所述FDTD网格剖分方法， 其特征在于， 使用以下公式将随机散点的坐标 映射到问题空间中： 其中， (xf,yf,zf)为随机散点坐标(x,y,z)映射到问题空间中的坐标， xmin、 ymin、 zmin为问 题空间中坐标的最小值， dx、 dy、 dz为Ye e网格的尺寸。 4.如权利要求1所述FDTD网格剖分方法， 其特 征在于， α 的取值 为10。 5.如权利要求1～4任一项所述FDTD网格剖分方法， 其特征在于， 该网格剖分方法还包 括对完成表 面Yee网格转换的模型进 行体填充的步骤， 具体如下： 将模 型空间边界以及 模型 表面设置为理想电导体； 在激励源照射下， 统计整个模型空间的累加能量分布趋于稳定后 的累加能量空间分布情况， 将累加能量小于预设能量阈值的区域作为 目标模型 的范围， 即 完成模型的体填充。 6.如权利要求5所述FDTD网格剖分方法， 其特 征在于， 所述激励源为6个高斯波激励源。 7.如权利要求5所述FDTD网格剖分方法， 其特 征在于， 所述能量阈值 为10‑5。 8.一种FDTD电磁计算方法， 包括对模型进行网格剖分的步骤， 其特征在于， 使用如权利 要求1～7任一项所述FDTD网格剖分方法进行 所述网格剖分。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115048842 A 2FDTD网格剖分方 法及FDTD电磁计算方 法 技术领域 [0001]本发明涉及一种FDTD(Finite  Difference  Time Domain， 时域有限差分)电磁计 算方法。 背景技术 [0002]FDTD方法是电磁领域中常见的数飒飒值计算方法， 基于麦克斯韦方程， 将电磁场 在空间和时间上离散取样， 迭代方程模拟电磁场的传播。 使用FDTD对模型进 行数值计算时， 首先需要对 模型进行网格剖分， 网格剖分的好坏影响计算结果的精度和计算效率。 [0003]传统的射线追踪法是比较常用的一种网格剖分方法， 通过向量运算， 绕数算法， 交 点奇偶数等方法判断射线与三角面元的相交情况， 从而确定模型的范围， 得到Yee网格模 型。 射线追踪法由于利用目标表面三角面片进行大量的射线求交操作， 需要多次重复读取 三角面元信息， 计算效率低且算法比较复杂， 理解 起来也比较困难。 发明内容 [0004]本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术所存在的不足， 提供一种FDTD网格 剖分方法， 具有更高的计算精度和计算效率。 [0005]本发明具体采用以下技 术方案解决上述 技术问题： [0006]一种FDTD网格剖分方法， 包括将模型的三角面元转换为模型的表面Yee网格的步 骤， 该步骤具体如下： 首先确定每个三角面元的随机填充点数narea， 然后在对应的三角面元 中填充均匀分布的narea个随机散点， 最后将随机散点 的坐标映射到问题空间中， 从而得到 模型的表面Ye e网格； 各三角面元的随机填充点数narea具体通过 下式确定： [0007] [0008]其中， 为最大填充数目， area  max为模型中三角面元面积的最大 值， dx、 dy为Yee网格的尺寸， α 为范围在1～20的预设参数； l2＝l1/lmax， l1为模型中三角面元 的平均周长， lmax为模型中三角面元周长的最大值。 [0009]优选地， 所述随机 散点的坐标按照以下公式确定： [0010] [0011]式中， (x,y,z)为随机散点的三维坐标， (x1,y1,z1)， (x2,y2,z3)和(x3,y3,z3)为三角 面元的三个顶点 坐标， u、 v是从0 到1之间抽取的随机数。 [0012]优选地， 使用以下公式将随机 散点的坐标映射到问题空间中：说　明　书 1/6 页 3 CN 115048842 A 3