基于MATLAB的二维理想导体方柱电磁散射有限元分析系统

资 源 简 介

本项目实现二维理想导体方柱的自动网格剖分、Maxwell方程有限元离散化及频域求解，能够准确计算理想导体边界条件下的电磁场分布，并提供直观的可视化结果展示。

详 情 说 明

二维理想导体方柱电磁散射特性的MATLAB有限元分析系统

项目介绍

本项目是一个基于MATLAB开发的二维理想导体方柱电磁散射特性分析系统。系统采用有限元方法（FEM）对Maxwell方程进行数值离散，通过Delaunay三角剖分算法实现计算区域的自动网格生成，能够高效求解在给定入射波激励下理想导体方柱周围的电磁场分布。该系统支持参数化分析，可用于研究不同尺寸导体结构和不同频率入射波的散射特性。

功能特性

• 自动网格剖分：采用Delaunay三角剖分算法，根据用户设定的几何参数和网格控制参数，自动生成高质量的计算网格。
• 有限元离散化：基于矢量有限元方法，构建描述电磁散射问题的稀疏线性方程组。
• 频域求解：在频域内求解理想导体边界条件下的电磁场，支持TE和TM两种极化模式的入射波。
• 结果可视化：提供场量分布云图、矢量场图等多种可视化方式，直观展示导体表面及周围空间的场分布。
• 参数化分析：用户可方便地修改方柱尺寸、入射波频率、背景介质属性等参数，进行对比分析。
• 定量输出：计算并输出表面电流分布、雷达散射截面（RCS）等关键物理量。

使用方法

1. 设置参数：在运行主程序前，需在指定位置设置方柱几何参数（边长）、材料参数（背景介电常数、磁导率）、激励条件（频率、极化模式）以及网格控制参数（最大单元尺寸等）。
2. 运行分析：执行主程序，系统将依次完成网格生成、有限元矩阵组装、方程求解等步骤。
3. 查看结果：程序运行结束后，将自动生成场分布的可视化图形。数值结果（节点场值、表面电流、RCS等）将保存在工作区或指定输出文件中供进一步分析。

系统要求

• 操作系统：Windows / Linux / macOS
• 软件环境：MATLAB R2018a 或更高版本
• 必要工具箱：MATLAB PDE Toolbox（用于部分网格生成及后处理功能）

文件说明

主程序文件整合了系统的核心工作流程。它首先根据用户输入生成计算区域的几何模型并执行三角网格剖分，完成节点与单元的编码。随后，程序依据所选的物理模式（TE或TM）和边界条件，构造对应的有限元刚度矩阵和质量矩阵，组装成完整的线性系统。接着，利用高效的稀疏矩阵求解器计算区域内各节点的电场或磁场复振幅。最后，主程序调用后处理模块，对计算结果进行可视化渲染并计算相关的散射参数。