电磁场计算中的时域有限差分法

时域有限差分法是在离散变量空间和时间中求解不同边界条件下Maxwell方程组的一种数值方法。这种方法简单易懂，适应性强，所用计算机存储单元少，已在微波领域得到大量应用，目前又被应用于光场分布的研究。本文介绍了时域有限差分法的基本原理，推导了Maxwell方程组的FDTD数值表达式。     

时域有限差分法的一种新角点条件

时域有限差分法(FDTD)的很多吸收边界条件(ABC)都需要对角点做特殊处理.为克服已有FDTD角点条件的不足,提出了FDTD的一种新角点条件,其基本原理是:角点在2个或3个方向上引起反射,因此可从2个或3个方向上消除反射.数值实验表明该条件是有效的,具有适用面广、程序实现简单等优点.该条件还可推广用于区域边棱的特殊处理.     

时域有限差分法中的吸收边界条件与角点处理

吸收边界条件是时域有限差分法（FDTD）中的一个重要部分,而吸收边界条件中角点的处理又对吸收边界条件本身影响甚大,角点处理的不恰当,可能导致完全不合逻辑的结果,传统二维二阶近似吸收边界条件中对角点的处理则比较复杂,且不易向三维情况推广,针对这种情况,文中基于单向行波吸收理论,讨论了一种简单易处理的角点处理方法,并设计了一数值试验方法进行了验证,计算结果表明这种方法满足对吸收边界条件所提出的各项要求并具有较高的计算精度,同时,这种角点处理法也极易向三维情况推广。     

时域有限差分法中几种吸收边界条件的比较与数值验证

本文对时域有限差分法（FDTD）中的Mur近似吸收边界条件、超吸收技术、PML技术等有影响的吸收边界条件进行了比较,进行了数值试验,分析和总结了几点结论。     

时域有限差分(FDTD)法中的吸收边界条件

介绍并分析了时域有限差分法中的吸收边界条件，对各种条件的应用进行了比较和分析，给出了具有一定参考价值的结论．     

时域有限差分法通用可视化计算的面向对象设计

运用面向对象方法设计了时域有限关分法可视化计算的通用软件，通过将网格处的媒质参数抽象成单独的类，与迭代过程分离，使得该程序广泛适用于各种计算模型，解决了传统的结构化程序只针对特定问题的局限，针对色散问题差分格式的特殊性，详细介绍了色散媒质参数的处理过程，还讨论了用一般媒质来实现理想匹配层吸收边界条件的方法，计算结果用DirectX可实现实时灰度图的显示。     

时域有限差分法模拟微生物生长曲线

研究微生物生长是研究污水生物处理的基础,微生物生长曲线又能体现出微生物在不同的生长阶段的特征.利用计算机模拟微生物生长曲线的形态,将有利于对各种复杂环境下微生物的生长进行预测,以便为处理工艺的改进的控制提供参考.文章将增殖曲线和消亡曲线同时应用于微生物的生长曲线,推导出形式简单的控制方程.并运用时域有限差分法,将控制方程转化为可用计算机实现的形式.将程序模拟结果与实验结果相比对,证明时域有限差分法能够较好地预测微生物的生长状况.经过几种差分方法的比较,认为向前差分法的方程更简单,编程更容易,预测的结果也与实际值较接近.     

时域有限差分法在地下目标瞬时散射中的应用

采用时域有限差分（FDTD）法讨论地下二维埋地目标的瞬时电磁散射特性.用数值模拟了多种情况下地下目标的瞬态响应,并对结果进行了分析.从以上工作可看出该方法有较高的实用价值.     

一种新的FDTD算法

提出了一种新的FDTD算法,其步进方向是空间步进的,即存储的数据沿某一空间轴方向依次刷新,而不是沿时间轴方向。以一维情形为例,说明了这一算法的基本原理,给出了麦克斯韦旋度方程的差分格式、单向波方程和相应的Mur差分格式,以及波源条件。并通过数值实验验证了这一算法的有效性。     

电导率不为零的麦克斯韦方程的两种分裂时域有限差分方法和分析

研究了时域上二维电导率非零的麦克斯韦方程的分裂时域有限差分方法,针对电导率为零的分裂时域有限差分方法(S-FDTDI,一阶格式),讨论了用增加摄动项和对称计算两种校正分裂误差的方法得到的两种格式:分裂时域有限差分格式(S-FDTDII)和对称分裂时域有限差分格式(SS-FDTD),给出了能量恒等式和数值验证,计算结果表明在模拟一种矩形波导问题时,后一种格式能量模误差比ADI-FDTD小,都比S-FDTDII的误差小。     

一种基于FDTD的互连线串扰耦合噪声算法

针对现有仿真互连线串扰耦合噪声的算法大多只适应于特定类型的问题,运用偏微分方程的数值解理论,得到一种基于Lax格式的全新差分计算格式,根据不同的电路模型,利用传输线集中参数的等效模型确定相应的边界条件,可以准确地分析串扰耦合噪声。通过将仿真结果与ABCD矩阵模型分析结果对比,验证了该算法的准确性。同时该算法原理简单,计算量小,更接近于实际。     

多媒质区域介质子网格时域有限差分法

介绍了应用于多媒质区域电磁问题的介质子网格时域有限差分法．该方法在保证精度的前提下，节省了大量计算时间及计算机内存，尤其在处理多媒质界面方面具有很大的优势．     

三维涡流电磁场中的Maxwell方程定量研究

本文凭借B—E法和A—φ法,对三维涡流场的Maxwell方程,做出定量计算和讨论。     

稳态不可压流计算方法在稳恒电磁场中的应用

从流体力学和电磁学的相似性出发,揭示了稳态不可压缩流体流动方程、稳恒电场方程和稳恒磁场方程在数学表达上具有相似性,均可用对流项,扩散项和源项来表达.而且在数值求解中也存在类似规律,可利用计算流体力学中对对流项和扩散项的处理方法来处理电磁场方程中的对流项和扩散项.通过分析上(下)风格式与向前(后)差分格式的数学意义和物理意义,提出采用上风格式和下风格式能求解电荷运动问题,而上风格式能求解流体力学问题.     

渗流有限元计算中等水头二类边界的处理及原理

在进行新疆某水源地的地下水渗流有限元计算中,遇到必须以水量不很丰富的湖做边界的问题,这个边界不符合第一类边界的条件,它应当是待求水位的第二类边界。但要求在边界上的各节点地下水位相等。本文介绍利用变分原理求得一个新的等水头方程式,参加有限元计算,效果良好。     

时域有限差分法在势垒贯穿问题中的应用

时域有限差分(Finite Difference Time Domain,FDTD)法在量子力学问题中的应用越来越引起人们的关注。系统介绍了该方法的基本原理、边界处理方法和初始试探波函数的选取。在此基础上,计算模拟了三种不同的势垒如方势垒、三角形势垒和谐振势垒下系统的能量变化、概率变化,再现了量子隧道效应这一重要物理现象。进一步表明了运用FDTD法来解决量子力学问题是方便可行的,并且以系统平均能量方法处理截断边界能得到比较理想的结果。对于解决其它量子力学问题具有一定的指导意义。     

利用FDTD计算三维光子晶体缺陷中电磁波的传输特点

采用时域有限差分方法,将麦氏方程转变为差分方程,并以三维光子晶体的点缺陷和面缺陷为例,分析了电磁波在缺陷中的传输特点。结果表明,缺陷球粒的大小,缺陷层的厚度,相对介电常数的大小均对电磁波的传输产生影响。     

光子晶体时域有限差分方法并行化研究

光子晶体的设计和模拟所需的计算量非常大,受到现有计算机计算能力的限制,对复杂系统的研究更是无法进行。研究PC-cluster体系结构上的大规模并行计算方法,建立时域有限差分方法光子晶体的并行计算程序,对透射穿过光子带隙材料的电磁波进行计算,这种方法对计算光子带隙和解决杂质问题效果较好。     

用时域有限差分方法计算电磁散射

首先介绍了时域有限差分方法的基本原理,然后用该方法计算了球形目标的散射场,并与由ＭＩＥ理论所得到的精确解作了比较,两种结果的很好符合说明了时域有限差分方法的有效性,最后指出了使用时域有限差分方法应该注意的问题     

移动通信终端电磁辐射对人体影响的FDTD分析

从分析移动通信终端电磁辐射对人体作用机理开始探讨 ,通过应用FDTD方法对最易受到天线辐射影响的人体头部进行分析 ,确立了用SAR值分布曲线及三维分布图来分析移动通信终端电磁辐射在人体的吸收情况 ,得出了减少SAR值的直接有效方法 ;对比了天线模型在空气介质和人体模型介质两种情况下的电场分布曲线 ,获知人体存在降低了天线的辐射水平 ,影响了通话质量