电导率不为零的麦克斯韦方程的分裂时域有限差分方法

考虑带有非零电导率的二维麦克斯韦方程的分裂时域有限差分方法,利用分裂技巧,给出了一般分裂有限差分格式(S-FDTDI)和修正格式(S-FDTDII),推导出局部截断误差和格式的计算步骤。误差表达式表明格式I关于时间是一阶的,校正后的格式II是二阶的。数值试验验证了理论分析,计算结果表明这两种格式都是无条件稳定的,且在模拟一类波导问题时,格式II比格式I更精确。同时给出S-FDTDII与ADI-FDTD的比较,发现前者比后者更好,计算时间短,精度高。     

二维麦克斯韦方程的分裂的高阶时域有限差分方法

本文将分裂算子的时域有限差分方法与高阶差分方法相结合,提出了二维麦克斯韦方程的分裂的高阶时域有限差分格式(SHO-FDTDⅠ)及其修正格式(SHO-FDTDⅡ),用Fourier方法证明了这两种格式是无条件稳定的,其中格式Ⅰ是损耗(dissipative)的,格式Ⅱ是非损耗(non-dissipative)的,然后推导出了它们的数值弥散关系式,最后用数值算例验证了理论分析,并给出了数值弥散误差的计算和增长因子模的计算.     

二维麦克斯韦方程的对称分裂时域指数差分方法

笔者将能量守恒的对称分裂时域有限差分方法（EC-S-FDTD）与指数差分方法相结合,提出了电导率不为零的二维麦克斯韦方程的对称分裂时域指数差分方法（SSE-FDTD）,分析了此方法的截断误差,得出SSE -FDTD在空间和时间上均达到二阶,并且用能量方法推导出此方法的能量恒等式,由此证明了格式的无条件稳定性,数值算例验证了该方法的有效性和能量守 .恒性.     

三维麦克斯韦方程的对称分裂时域有限差分方法能量守恒性分析

考虑三维电导率为零的麦克斯韦方程的对称分裂时域有限差分(SS-FDTD)方法的能量守恒性.通过新的能量方法与差分算子δx,δy,δz,笔者首次给出了数值逼近格式SS-FDTD在离散的H1模下的能量守恒式,并证明了格式在离散的H1模下的守恒性.数值算例验证了格式解的能量守恒性.     

二维麦克斯韦方程分裂的高阶时域有限差分方法

将分裂算子的时域有限差分方法与高阶差分方法相结合,提出了二维麦克斯韦方程的分裂的高阶时域有限差分格式(SHO-FDTDⅠ)及其修正格式(SHO-FDTDⅡ)。用Fourier方法证明了这两种格式是无条件稳定的,其中格式Ⅰ是损耗(dissipative)的,格式Ⅱ是非损耗(non-dissipative)的。然后推导出了它们的数值弥散关系式,最后用数值算例验证了理论分析,并给出了数值弥散误差的计算和增长因子模的计算。     

WEFDTD(2M,2N)的一种实现方法

采用高阶差分格式能有效地减小波动方程时域有限差分法(WEFDTD)的数值色散和计算误差。文章提出了WEFDTD(2M,2N)的一种实现方法,把对时间的高阶差分转化为对空间的差分,相对于WEFDTD(2,2),并不增加存储量。数值实验证实了这一方法的有效性。     

用指数差分实现有耗介质的WEFDTD方法

提出了有耗介质下的波动方程时域有限差分法(WEFDTD),并应用得到其指数差分的差分格式。与传统的FDTD和采用普通差分的WEFDTD相比,提高了计算精度,且不增加存储量。同时,将这一差分方法推广得到其高阶形式。数值实验证明了这一方法的有效性。     

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     

共形HIE-FDTD方法的稳定性分析及改进

提出一种金属共形混合隐显式时域有限差分方法(conformal hybrid implicit explicit finite difference time do-main,CHIE-FDTD),与传统FDTD方法相比,该方法用于计算不能与网格共形的金属目标时,既能克服阶梯近似法带来的误差和引起的虚拟表面波,又能提高计算效率。但由于Dey-Mittre金属共形方法本身要求减小柯朗-弗里德里希斯列维(Courant-Friedrichs-Lewy,CFL)条件来增加稳定性,将其引入HIE-FDTD会导致时间步长的减小或使得仿真波形发散提前(降低算法的稳定性)。针对该问题开展了研究,给出了改进方法,并进行了数值验证。     

二维麦克斯韦方程改进的无条件稳定的时域有限差分方法

研究了麦克斯韦方程无条件稳定的有限差分格式US—FDTD（见MicrowaveOptTechnolLett38,2003）,证明了该格式是耗散和一阶精度的．在此基础上,利用减少摄动误差的技巧,我们提出了二维麦克斯韦方程改进的无条件稳定的有限差分方法（IUS—FDTD）,应用傅里叶方法证明了新格式IUS—FDTD是无条件稳定的和非耗散的．误差分析表明IUS—FDTD是二阶精度的,比原格式US—FDTD的精度高一阶．数值试验比较了这两种格式的模拟效果,计算结果证实：改进的格式IUS—FDTD比原格式uS—FDTD误差小、稳定性好、精度高．