弹性波时域仿真的两个问题

为了解决医学超声探测的动态计算机仿真问题，将计算电磁学的时域有限差分(FDTD)方法应用于弹性机械波的模拟．建立了模拟弹性波时的有限差分模型，给出了弹性媒质运动学方程的FDTD离散形式，提出了复杂媒质边界的处理方法，用完全匹配层吸收边界截断计算区域．数值实验验证了上述模型和计算方法的有效性．     

有限差分法结合预条件共轭梯度分析三维电磁散射问题

引入预条件共轭梯度法，提出了结合频域有限差分法分析三维电磁散射问题．数值计算过程中利用Mur二阶吸收边界条件和Maxwell方程组积分形式的频域差分离散格式．作为算例，分析了理想导体金属块对平面电磁波的散射，由于使用了预条件共轭梯度法求解差分矩阵方程，从而减少了计算时间．数值结果表明了该方法的有效性．     

有耗传输干扰问题的一种分析方法

把传输线内的损耗用一个电路模型等效表示,用有限差分法分析传输线之间的电磁干扰,模拟结果与传统方法得到的类似.     

锥形镀膜光纤探针近场分布特性

采用三维时域有限差分法对锥形镀膜光纤探针的近场分布特性进行了研究，结果表明入射光照射到探针上出现了退极化现象，光纤探针的近场分布不具有圆周对称性，探针的纵向截面中，与入射偏振光垂直的截面和与入射偏振光平行的截面两者的近场分布差异较大．在其它光纤探针参量相同的情况下对不同锥角的光纤探针进行了计算和比较，结果表明锥角越大从探针尖端出射的光强越大，从光波波导的角度对这种现象进行了分析。     

口径天线瞬态辐射特性的研究

为了在时域研究超宽带口径天线的瞬态辐射特性，利用时域有限差分方法在平面波正投射、斜投射及柱面波投射于不同尺寸和形状的口径面的情况下，对口径面上的场进行了计算，进而得出该口径天线的辐射场。将通常天线的方向图扩展为可用于超宽带天线的空时方向图，并在不同激励的情况下用空时方向图描述了激励脉冲在自由空间展布的宽度与天线口径几何尺寸、形状和主辐射面的辐射波形之间的关系，得出改变口径面的形状和大小可以改变口径面的辐射特性的结论，为理解超宽带口径天线辐射特性并为进一步设计该类天线提供了理论依据。     

MRTD和高阶FDTD算法的数值色散特性的分析

时域多分辨分析（MRTD）算法和高阶时域有限差分法（HO-FDTD）是目前解决电大尺寸电磁结构仿真的有效手段。导出了基于Daubechies小波尺度函数的MRTD算法和HO-FDTD算法的通用差分公式和数值色散方程，并详细讨论了空间步长、时间步长以及电磁波传播方向对二者数值色散误差的影响。结果证明，MRTD算法与HO-FDTD算法非常相似，但HO-FDTD算法的数值色散特性优干具有相同展开项个数的MRTD算法。     

三维各向异性介质中弹性波方程交错网格高阶有限差分法数值模拟

三维数值模拟是研究各向异性介质中复杂弹性波波场特征和传播规律的重要手段。根据Taylor展开式,推导出了交错网格一阶空间导数的任意偶数阶精度有限差分近似式和相应的差分系数计算式,给出了三维各向异性介质中弹性波一阶双曲型应力速度方程交错网格任意偶数阶精度差分格式和稳定性条件,并推导出了三维各向异性介质PML法吸收层边界条件公式和相应的交错网格差分格式。对方位各向异性介质模型和正交各向异性介质模型中弹性波的传播进行的三维数值模拟结果表明,弹性波在三维各向异性介质中传播时存在拟P波、拟SV波和拟SH波,并出现横波分裂、横波分裂盲区、波面三分叉等特殊现象,另外,弹性波场在空间是变化的,其拟P波、拟SV波和拟SH波的耦合关系比较复杂。     

基于环路法的三维细孔缝电磁分析算法

导体屏蔽箱上的孔缝对屏蔽效能有非常重要的影响，而细孔缝的模拟一直是电磁屏蔽分析中的难点．研究了时域有限差分（FDTD）法的三维细孔缝模拟问题，推导出基于环路（CP）法的三维细孔缝仿真算法．在不同孔缝宽度模型下，分别利用细化网格和容性细孔缝（C-TSF）2种算法验证三维CP细孔缝模型的精度和适应性．结果表明该CP模型在缝宽较大时精度较好，和C-TSF算法相结合在分析细孔缝电子机箱屏蔽问题时避免使用细化网格．     

Mur二阶吸收边界条件两种差分格式的比较

从理论上比较了时域有限差分法的Mur二阶吸收边界条件两种差分格式的计算精度、实现难度等,得出了直接格式计算精度较高但实现难度略大的结论.数值实验证实了上述结论.     

采用PML吸收边界条件的FDTD法在分析波导不连续性中的应用

研究采用理想匹配层（PML）吸收边界条件的时域有限差分法（PML-FDTD法）在分析波导不连续性问题中的应用，首先通过模拟正弦调制的高斯脉冲在波导中的传输来验证PML的吸收性能，然后将采用PML吸收边界的FDTD法应用于矩形波导填充有限媒质时的S参数和圆形波导中矩形薄膜片反射系数的计算，数值结果与巳有文献比较一致，说明了PML吸收边界条件用于FDTD法分析波导问题的有效性。