旋转体波动方程时域有限差分法

为仿真电磁波与旋转体的相互作用,通过把电磁场的6个分量作傅里叶展开,把三维波动方程简化至二维,并用时域有限差分法(FDTD)基本原理求解二维波动方程,实现了旋转体波动方程时域有限差分法(BOR WE FDTD)。相对于旋转体时域有限差分法(BORFDTD),BOR WE FDTD具有节约内存和机时、程序简单等优势。通过模拟介质球对简谐波的散射,并把结果和理论结果、BORFDTD结果作对比,证实了BORWEFDTD的有效性。     

Design of continuous long slot leaky-wave antenna for millimeter wave application

A simple and efficient design scheme of the continuous long slot leaky-wave antenna is developed. The key steps involved in the scheme are summarized. First, the cut-off frequencies of slot waveguides with different slot offsets are obtained by 3D finite-difference time-domain (FDTD) method. Second, the attenuation function αra is estimated by the aperture distribution, and the attenuation function αrs is determined by the slot radiation.Finally, the attenuation function αra is combined with the attenuation function αrs by the coefficient K. And an example in Ka band is presented. Moreover, the return loss of the E-plane Tee-junction (ET) and the radiation pattern of leaky-wave antenna are simulated. The scheme is verified by comparing with the experimental result.     

内嵌管式辐射地板的频域热特性分析

基于经典有限差分原理建立了内嵌管式辐射地板的频域有限差分(FDFD)模型,同时采用Fluent软件建立了内嵌管式辐射地板的CFD模型作为参考模型,将内嵌管式辐射地板FDFD模型在典型频域点的计算结果转换成时域内的幅值与相角,并与CFD模型的计算结果进行对比.FDFD模型能准确预测内嵌管式辐射地板的热特性.采用FDFD模型进一步计算了不同厚度绝热层的辐射地板的频域热特性,分析了绝热层厚度对内嵌管式辐射地板热特性的影响.结果表明,在高频区域,绝热层厚度对地板传热的影响较小,而在低频区域内影响较为明显,尽管绝热层厚度取到40mm,地板下表面仍存在较大的热流损失,约占管道热流的16%.     

一种掺铒光波导放大器的频谱数值分析方法

提出了一种基于Douglas离散格式的有限差光束传播法的数值计算方法.采用该方法对实验中所获得的吸收光谱和激发光谱进行Lorentzian叠加拟合,并结合多能级速率方程计算出掺铒光波导放大器(EDWA)中光的场传输强度分布,从而得到掺铒光波导放大器的增益和吸收频谱特性.数值分析结果表明,选用泵浦光波长为980nm的泵浦光源比1480nm的可以获得更大的泵浦效率,同时合理增加EDWA的泵浦长度和掺杂离子数密度可以获得更大的信号增益.由于考虑了协同上转换和交叉弛豫效应,该算法能够对高掺杂的EDWA进行较宽频谱的分析.     

Woodpile结构中锯齿波导的研究

采用时域有限差分方法（FDTD）,详细设计、模拟和分析了woodpile结构中锯齿波导的传输特性。模拟结果表明：通过改变波导中相邻锯齿的长度,可以有效控制波导的导带范围;且利用锯齿波导设计灵活的特性,可以设计沿任意方向传输的波导结构。利用导带范围受相邻锯齿长度调控这一特点,设计、模拟并分析了由锯齿型波导形成的Y型波分复用器,两输出通道中锯齿长度分别取0.3a-0.5a和0.3a-0.8a,模拟结果表明两输出通道导带范围完全不同,充分说明在器件设计中可以引入锯齿型波导,通过调节锯齿长度实现频率选择的特性。     

一种新的Boussinesq方程的差分格式

本文给出了初边值Boussinesq方程的一种新的处理方法,利用这个方法可以解决较为广泛的浅水波动问题。     

目标电磁散射的面中心立方体网格FDTD方法

基于面中心立方体(face-centered cube, FCC)网格的空间结构, 由麦克斯韦方程出发, 推导了基于FCC网格的单轴各向异性介质完全匹配层(uniaxial anisotropic media perfectly matched layer, UPML)吸收边界条件以及近-远场外推边界条件的三维迭代式。通过典型算例, 先后验证了基于面中心立方体网格的时域有限差分(FCC-finite difference time domain, FCC-FDTD)方法的UPML吸收边界条件和近远场外推边界条件的正确性。最后通过计算金属球的后向雷达散射截面(radar cross section, RCS)比较了FCC-FDTD方法与传统FDTD方法的计算精度, 结果显示FCC-FDTD方法具有更高的计算精度。     

变长度单元自适应索杆张力结构响应灵敏度分析

为研究主动单元长度变化对自适应索杆张力结构性能的影响,以主动单元伸长量为变量,基于非线性有限元法,通过复合函数求导,推导了自适应索杆张力结构的节点位移、单元内力以及应变能灵敏度计算公式.通过对索穹顶结构和张拉整体结构两类索杆张力结构的灵敏度分析,对比了主动索单元和主动杆单元的长度变化对结构内力、形状和应变能的影响程度,提出了满足不同自适应目标时两类结构中主动单元的选择准则.算例表明:所提出公式的计算结果与有限差分法结果一致,验证了所提理论公式的正确性.     

正方晶格光子晶体ΓΜ方向波导的传输特性研究

在二维正方晶格光子晶体中沿第一布里渊区的ΓΜ方向设置线缺陷波导,采用时域有限差分法研究不同宽度波导的传输特性。计算结果表明：一定范围内改变波导宽度,当由 增加 时,波导维持单模传输,其透射通带宽度由0.31-0.37（ωa/2πc）大幅增大到0.28-0.36（ωa/2πc）,当波导宽度超过时 ,波导呈现多模特性,其透射通带几乎不变。