柱坐标系下PML—FDTD及总场—散射场区连接条件

在三维柱坐系下推导了完全匹配层(PML)吸收边界条件的时城有限差分(FDTD)表达式(PML—FDTD)，从而把FDTD方法推广到完全三维柱坐标系中。电磁波的远场可以视为平面波(TEM)，在目标电磁散射特性的研究中常常被作为激励源，给出了柱坐标系下完整的总场-散射场区的连接边界条件，从而模拟了平面波在自由空间的传播。最后，模拟了平西波和柱面波在自由空间中的传播过程，在产生了TEM波后，就可以方便地得到TE／TM波，从而满足对其它形式激励源的要求。     

基于柱坐标系复频移完全匹配层的随钻套管井声场有限差分模拟

将柱坐标系复频移不分裂完全匹配层(CFS-NPML)吸收边界条件应用于随钻套管井声场有限差分模拟中,分析不同环隙位置和胶结质量条件下各模式波的传播特征.结果表明:与NPML吸收边界条件相比,CFS-NPML吸收边界条件具有更好的吸收效果和更高的计算稳定性;当环隙位置不同时,套管波在随钻条件下的变化规律与电缆条件下的变化...     

完全匹配层应用于计算散射问题

完全匹配层是一种应用于ＦＤＴＤ方法中的新型吸收边界，其作用是实现模拟自由空间中的波传播。在应用中，ＰＭＬ吸收层可以设置得与散射体非常靠近，并具有更好的吸收效果。在ＦＤＴＤ方法中应用完全匹配层计算自由空间中的散射问题可得到更为精确的结果。     

各向异性半椭圆型波导对平面波的电磁散射

讨论了横截面为半椭圆型各向异性介质柱体波导嵌入到导体时对平面波的电磁散射.散射场和柱体内场均表示为椭圆柱坐标系下的马丢函数级数展开式,其中的待定系数通过边界条件进行确定.利用积分方法解决了马丢函数在边界条件下无法满足正交关系的事实.为描述问题的方便,仅讨论了横磁波(TM)情形,推导出横电波模式.最后给出了几种不同参数的数值结果.     

柱坐标声波方程正演两种PML边界加载方式的对比

分析了地震波场模拟中直角坐标系下一阶声压速度方程完全匹配层边界的两种不同的添加方式,讨论了其等价性。进而针对柱坐标系下一阶声压速度方程的特殊形式,推导出在柱坐标系下进行波场模拟的完全匹配层边界的特殊形式,指出柱坐标一阶方程中两种完全匹配层添加方式的不等价性。最后通过数值试验对两种不同的边界条件的实际应用效果进行了比较,结果表明变量复值化这一吸收边界实现方式在相同参数设置下的实际应用效果要优于直接引入衰减系数。     

PML在FDTD法计算地闪回击辐射场中的应用

为了计算地闪回击电流辐射场,采用时域有限差分(FDTD)法在二维柱坐标系下计算,选用柱坐标系下的完全匹配层(PML)吸收边界条件截断计算域.将计算结果分别与采用一阶Mur吸收边界条件得到的结果和采用Cooray-Rubinstein法得到精确的辐射场进行比较.比较结果表明:PML吸收边界条件的吸收效果优于一阶Mur吸收边界条件;与一阶Mur吸收边界条件相比,在计算结果达到同样精确的条件下,减小了计算域,缩短了计算时间.     

气体绝缘开关直线和T型结构中电磁波传播特性的仿真

采用有限时域差分法(FDTD)对由局部放电产生的电磁波在GIS典型结构(直线和T型结构)中的传播特性进行了仿真研免通过设置不同的电磁波激发方向、对比不同测量角度的信号时域和频域特征、以及比较两种结构的仿真结果,获得了TEM模波和TE模波在直线和T型结构中的传播特性,以及T型结构产生的反射波特征等.仿真结果表明:电磁波信号在GIS典型腔体中传播时,信号峰峰值和能量受模波速度色散效应的影响,在离激励源较近时衰减较大,远离激励源时衰减较小;T型结构会发生模式转变效应,将在反射和前行电磁波中产生新的模波分量;TEM模波无截止频率,其传播不受结构的影响,在GIS同轴腔体中传播衰减较小.     

高阶PE算法及其在非局部边界条件中的应用

文章通过引入 Padé逼近构造高阶抛物线方程 ( PE)算法 ,用非局部边界条件 ( NL BC)作为吸收边界条件 ,截断计算区域以模拟无界空间波的传播 ,结合高阶 PE算法分别计算不同角度平面波的入射问题。数值计算结果表明随着入射角度的增加 ,必须借助于高阶 PE算法并结合 NLBC来处理无界空间大角度波的传播问题     

层合压电结构中的导波

基于状态空间列式和平面波展开技术,提出求解层合压电结构中导波传播的回传射线矩阵法一般列式.假定各层介质都是任意各向异性压电材料,从三维线性压电理论出发推导其状态方程,可考虑所有的波动模态.按照回传射线矩阵法的基本原理,分别由对偶坐标系中物理量的相容条件建立相位关系,由上下表面的边界条件和中间界面的耦合条件建立散射关系.由于相位关系中不包含大指数项,散射关系中又避免了矩阵求逆,因而该文提出的回传射线矩阵法列式是无条件数值稳定的,对所求解的层合结构的层数、单层厚度和计算频率没有任何限制.通过数值算例验证了该文方法计算层合压电结构弥散特性的有效性.     

电力设备局部放电特高频电磁波数值计算技术研究

利用时域有限差分法(FDTD),采用单轴介质完全匹配层(UPML)作为理想的吸收边界条件,比较了UPML与完全匹配层(PML)边界条件的电磁波吸收效果,推导了相应数值离散方法和迭代过程。以气体绝缘全封闭组合电器(GIS)局部放电为例,基于M语言,建立了特高频电磁波仿真模型及编制了数值计算模型,探讨了数值稳定性条件和数值色散,对比研究了硬源和软源激励以及UPML和PML边界条件下的电磁波仿真差异,并仿真计算了GIS内部和泄露电磁波的传播特性及波导模式特性。计算结果表明:UPML边界条件对于电磁波的吸收效果好于PML;金属和非金属缺陷产生的局部放电电磁波可分别用硬源和软源脉冲电流激励来模拟,硬源下电磁波峰峰值为软源下的5倍;GIS内部最大电场强度方向为垂直于GIS的行波方向,而泄露电磁波最大电场方向则平行于其行波方向,两者频谱与GIS波导模式基本吻合,两者差异主要是因盆式绝缘子与金属螺栓所形成的缝隙天线的自有频响特性所造成的。