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时域有限差分法关键问题研究及其应用

本文研究了时域有限差分法几个关键问题,尤其重点研究了吸收边界条件,并采用时域有限差分法分析了几个实际电磁问题。基于单向波伪微分算子,获得了推广吸收边界条件。给出了当步长趋于零的极限情况时,廖吸收边界条件的微分方程。吸收边界条件统一性研究表明,Higdon算子、Mur吸收边界条件、色散吸收边界条件等可以看作推广吸收边界条件的特例。讨论了两种准则下推广吸收边界条件的参数优化,包括整个入射角范围内平均反射最小化准则和给定入射角范围内等波纹准则。以二阶Mur吸收边界条件为例,分析了不同差分近似对推广吸收边界条件吸收性能和稳定性的影响。本文分别分析了有限差分近似下三维理想匹配层的数值色散特性和阻抗关系,分析表明,理想匹配层的数值色散关系有别于时域有限差分方程的数值色散关系;有限差分近似下,均匀理想匹配层媒质的阻抗和自由空间的阻抗相同。在计及有限差分近似造成的误差下,理论分析和数值模拟了一维理想匹配层的吸收性能,结果表明这种理论分析能完全反  (本文共137页) 本文目录 | 阅读全文>>

南京航空航天大学
南京航空航天大学

龙格—库塔高阶时域有限差分法及其电磁散射应用的研究

三维电大尺寸复杂目标的快速、精确的电磁分析一直是近年来计算电磁学研究的热门和重点。本文首先对时域多分辨(Multiresolution Time-Domain,MRTD)和高阶时域有限差分(High order Finite Differnce Time-Domain,HO-FDTD)方法进行了深入的探讨,在此基础上提出了一种计算精度较高的龙格-库塔高阶时域有限差分(Runge-Kutta High order Finite-Differnce Time-Domain,RK-HO-FDTD)法,并对其数值特性给予了详细的分析,构建了研究复杂三维目标的框架,并对电磁散射应用中的若干关键技术进行了探讨。为了进一步提高RK-HO-FDTD方法的精确性和有效性,本文还对此高阶方法进行改进和优化,并采用该方法对复杂目标的电磁散射特性进行分析计算,结果表明该方法可以有效地提高了计算精度。本文的主要研究工作与贡献如下:1.详细研究了高阶MRT...  (本文共144页) 本文目录 | 阅读全文>>

华北电力大学(河北)
华北电力大学(河北)

时域有限差分法在屏蔽效能计算中的应用研究

本文结合博士点基金项目“变电站保护小室屏蔽效能的研究”(项目编号:20020079003),重点研究了时域有限差分法的基本原理及其在计算金属含窗腔体屏蔽效能方面的应用,在对时域有限差分法基本原理进行深入研究的基础之上,主要进行了如下几方面的研究:其一,系统分析、比较了时域有限差分法提出以来的各种吸收边界条件;其二,在用时域有限差分法计算金属含窗腔体屏蔽效能的基础上,编制了一套计算此类问题的程序,可以通过改变腔体的大小、窗口大小和位置、激励源的类型来研究此类问题的规律;其三,提出了一种解决薄壁二维和三维金属腔体屏蔽效能计算的方法;最后,通过实例验证了本文方法的正确性和有效性。  (本文共69页) 本文目录 | 阅读全文>>

西安电子科技大学
西安电子科技大学

时域有限差分法关键技术及其应用研究

时域有限差分(FDTD)法作为电磁场数值模拟中最重要的方法之一,可以成功地解决一大批工程问题。然而,应用FDTD方法处理现代复杂电磁工程问题时,由于不断涌现出的新情况,致使它不能较好的满足工程需求,这使得修正的或者全新的算法研究必须进行。基于上述原因,本文对FDTD方法的几种关键技术及其电磁应用进行了深入研究,主要工作可以概括为:(1).研究了各向同性左手媒质中基于Drude色散媒质模型的FDTD方法,根据电位移矢量D和磁感应强度B作为辅助中间变量,采用辅助差分方程(ADE)法推导出了各向同性色散FDTD的迭代方程,解决了数值计算中的不稳定性,系统地研究了柱面波和连续高斯波束在左手媒质中的传播特性,深入揭示了左手媒质的电磁特性;(2).针对实际复合材料构成的左手媒质都是各向异性的特点,提出了电磁波从各向同性右手媒质(RHM)斜入射到双轴各向异性左手媒质(BA-LHM)时发生负折射应满足的条件。根据理论分析结果,给出了满足条件的B...  (本文共158页) 本文目录 | 阅读全文>>

华中科技大学
华中科技大学

时域有限差分法及其在等离子体隐身技术中的应用

本论文题目来源于国家自然科学基金重大研究计划项目(No:90405004)——等离子体与吸波涂层组合下飞行器对雷达波散射的数值模拟研究。本文的研究目的是研究和发展高效的适合于等离子体隐身技术的时域有限差分法,并将其用于仿真等离子体与电磁波的相互作用。在前人研究的基础上,本文对时域有限差分法(FDTD)及其在等离子体隐身技术中的应用进行了系统的分析和研究。在本文中,对时域有限差分法和等离子体隐身技术两者既进行了个体研究,又将两者相结合研究。本文主要从以下四个部分展开论述:首先研究了时域有限差分法的基础部分。分析了麦克斯韦旋度方程和Yee元胞及其各场分量节点位置分布,详细给出了直角坐标系中的时域有限差分法离散形式,讨论了时域有限差分法的数值稳定性。其次研究了时域有限差分法的核心部分。详细介绍Berenger完全匹配层(PML)以及各项异性完全匹配层(UPML),阐明了总场边界的处理以及入射波加入的方法,介绍了近—远场变换以及雷达散射...  (本文共69页) 本文目录 | 阅读全文>>

华北电力大学(河北)
华北电力大学(河北)

细薄结构的时域有限差分法在电磁屏蔽中的应用研究

研究屏蔽体在电磁场作用下的电磁耦合机理以分析其屏蔽效能具有很高的理论意义和实用价值。本文针对薄壁含窗腔体和金属笼的电磁屏蔽问题,结合国家杰出青年科学基金项目“电磁干扰的耦合机理”(50325723)和高等学校博士学科点专项科研基金资助课题“变电站保护小室电磁屏蔽效能的研究”(20020079003),主要研究了分析薄壁含窗腔体和金属笼屏蔽效能的时域有限差分算法。通过与测量结果、其他文献或解析法的计算结果进行对比,验证了本文方法的有效性和实用性。本文取得的主要创新成果如下:1.提出了基于时域有限差分算法的计算无限大导体和介质薄片电磁屏蔽效能的电磁场数值计算方法。推导出腔体棱角处电磁场分量的时域有限差分法迭代格式,进而提出了基于时域有限差分法的计算薄壁含窗腔体屏蔽效能的电磁场数值计算方法。通过与解析法的计算结果以及测量结果进行比较,验证了本文算法的正确性和有效性。2.提出了基于时域有限差分法的计算无限大多层导体和介质薄片电磁屏蔽效能...  (本文共94页) 本文目录 | 阅读全文>>

《科技通报》2008年04期
科技通报

减缩旋转体时域有限差分法

减缩时域有限差分法(R-FDTD)和旋转体时域有限差分法(BOR-FDTD)是两种高效节约存储量的算法...  (本文共4页) 阅读全文>>