【摘要】：典型的基于FEM的数值模拟软件有COMSOL中的射频模块等。与FDTD算法的矩形或长方体网格不同,FEM的网格多是三角形或三棱体,因此其在进行局部网格加密时更加方便,特别适合于处理具有复杂几何形状物体和边界的问题。当所求电磁场包含强烈谐振而导致其时域信号非常长时,使用FEM比使用FDTD算法更加高效。
有限元法(Finite Element Method,FEM)是一种频域算法[2],其基本思想是把连续的几何结构离散成有限个单元,并在每一个单元中设定有限个节点,从而将连续体看作仅在节点处相连接的一组单元的集合体,同时在每一个单元中假设一个近似插值函数以表示单元中场函数的分布规律,再建立用于求解节点未知量的有限元方程组,从而将一个连续域中的无限自由度问题转化为离散域中的有限自由度问题。这种区域分割的方法与FDTD算法不同,FDTD算法采用网格切分,只要求求出子区域网格结点上的场值,实际上仍采用点逼近。而FEM用简单的子单元逼近,每一个子单元上都用一个简单函数描述,求出的结果则是小单元的平均近似解。典型的基于FEM的数值模拟软件有COMSOL中的射频模块等。
与FDTD算法的矩形或长方体网格不同,FEM的网格多是三角形或三棱体,因此其在进行局部网格加密时更加方便,特别适合于处理具有复杂几何形状物体和边界的问题。此外,频域算法是对所求域内的频率点逐点计算,在求解稳态电磁分布、计算窄带电磁波传输、处理非均匀色散介质等方面更加有利。当所求电磁场包含强烈谐振而导致其时域信号非常长时,使用FEM比使用FDTD算法更加高效。(www.xing528.com)
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