MATLAB多重网格法电磁场数值计算程序

资 源 简 介

本MATLAB项目实现了基于多重网格法的电磁场数值计算工具，适用于带狄里克勒边界条件的电磁场问题求解。通过分层网格技术和误差修正策略，显著提升计算效率与收敛速度。

详 情 说 明

基于多重网格法的狄里克勒边界条件电磁场数值计算程序

项目介绍

本项目实现了一个基于多重网格算法的电磁场数值计算工具，专门用于求解带狄里克勒边界条件的电磁场问题。程序采用分层网格技术，通过在不同粗细的网格层间进行误差修正和插值操作，显著提高计算效率和收敛速度。该工具适用于各类电磁场仿真场景，能够高效计算复杂几何结构下的电场和磁场分布。

功能特性

• 多重网格算法优化：实现高效的V循环和W循环多重网格迭代策略
• 狄里克勒边界条件处理：精确强制实施边界电势/场强预设值
• 有限差分离散：采用中心差分格式离散电磁场控制方程
• 自适应网格层次：自动生成优化的多重网格层次结构
• 可视化分析：提供二维/三维场分布云图和等势线可视化功能
• 收敛性能监控：实时追踪残差变化和收敛特性
• 数值精度验证：支持网格无关性分析和精度评估

使用方法

输入参数配置

1. 计算区域设置：定义仿真区域尺寸和边界位置
2. 材料属性定义：指定介电常数和磁导率分布矩阵
3. 源项配置：设置电流密度和电荷密度分布
4. 边界条件设定：配置各边界上的电势/场强预设值
5. 数值参数调整：设定网格层数、最大迭代次数和收敛容差
6. 激励条件输入：如进行频域分析，需指定时谐场频率

执行计算

运行主程序后，系统将自动完成以下流程：

• 多重网格层次结构初始化
• 边界条件强制实施
• 多重网格迭代求解
• 收敛性检查和结果输出

结果分析

程序输出包括：

• 电场强度E和磁场强度H的三维分布数据
• 收敛过程统计和残差变化曲线
• 数值精度验证报告
• 多种可视化图形输出
• 性能指标和边界条件满足程度评估

系统要求

• 操作系统：Windows/Linux/macOS
• 运行环境：MATLAB R2018a或更高版本
• 内存需求：建议8GB以上，复杂模型需要更多内存
• 存储空间：至少1GB可用磁盘空间

文件说明

主程序文件整合了项目的核心功能模块，实现了多重网格求解器的主要流程控制。该文件负责协调网格生成、边界条件处理、迭代求解和结果输出等关键环节，包含参数初始化、算法执行控制、收敛判断以及可视化输出等完整功能链。具体而言，它组织完成了从输入参数解析到最终场分布计算的全过程，确保多重网格算法在各精度层级上的正确执行，并生成相应的电磁场解和性能分析报告。