时域多分辨率法分析二维光子带隙结构的色散特性

采用时域多分辨率法分析计算了在TM波情形下二维介质光子带隙结构的色散曲线．分别在介质柱的相对介电常数εr＝10．2，20．2的算例中选取较粗网格(约为细网格的3倍)，其计算结果在精度上与采用细网格的时域有限差分法相同，但均明显地节省了计算内存和时间。     

适用于特定介质电磁散射的单等效流积分方程

为解决介质电磁散射问题中传统的单等效流积分方程中计算复杂度高的问题,提出了一种新的单等效流积分方程.通过计算若干介质体的雷达散射截面,发现对于高介电常数的介质体,该方程能在保证一定计算精度的同时,显著降低数值积分的奇异性和计算总量.最后简单分析了该方程成立的原因.     

基于三维重正化近似方法的等效渗透率计算

基于二维重正化方法的近似关系推导出三维重正化的近似计算关系。首先,基于岩样孔隙结构CT图像进行网格剖分;其次,在每个剖分网格单元用等效介质模型计算其等效渗透率;再次,基于剖分单元的等效渗透率分布,综合应用二维电网络模型的解析关系与重正化方法导出三维介质的近似计算关系,并选用一个理想多孔介质模型及2块岩心样本CT成像数据进行测试。另外,用重正化渗透率近似方法对3块数字岩心进行等效渗透率计算,并与用格子玻尔兹曼得到的绝对渗透率进行对比。结果表明:重正化渗透率近似计算方法在简单模型上与理论值误差小于10%;对于砂岩岩样,与实验测试结果误差小于25%,而且计算结果显示出弱各向异性;重正化近似方法得到的等效渗透率计算结果均在可以接受的范围内。     

基于RBF神经网络的异向介质基本单元分析

利用径向基神经网络(RBF神经网络)对异向介质的基本单元进行分析,建立异向介质等效介电常数及等效磁导率与介质敏感结构参数之间的神经网络模型.实验结果表明,该模型所得结果与全波分析相吻合,分析时间为138.465793s,训练平方和误差为0.0374879,满足工程要求.验证了该模型的可靠性及合理性,减少数值分析法由于厚度谐振等问题而引起的结果错误问题,解决了异向介质分析精度与效率难以共存的问题.     

基于双U形结构的零折射率超材料

在介质基板刻蚀的金属线和金属化过孔组成双U形结构模型,仿真计算及电磁参数反演结果表明,当电磁波垂直入射时,该结构在频率f=7.63 GHz附近等效介电常数和等效磁导率实部同时接近零,从而得到了折射率为零的超材料,实验测试与仿真结果基本一致.同时,为了实现对零折射率响应频点的调节,分析了单元结构的金属过孔间距及U形结构脚长的变化对零折射率特性的影响,发现改变单元结构参数可改变零折射率响应频点.这种可调双U形零折射率超材料单元结构简单,可应用于微波器件等领域.     

基于Sigmoid函数光滑化的等效热容和有限元法求解相变传热问题

为避免等效热容法中因等效热容函数阶跃变化对计算精度的影响,提出了一个基于Sigmoid函数的光滑焓函数,通过焓对温度的导数,可得到光滑和连续的等效热容函数,并结合有限元法与有限差分法建立了求解相变传热问题的数值模型.通过数值算例,对所提方法进行了验证,探讨了有限元网格密度、热容阵的数值积分格式以及Sigmoid函数相关参数对计算结果的影响,与解析解及以往的平均化方法相比,结果令人满意.     

印刷电路板结构中的等效介电常数和快速电容提取

提出了用于印刷电路板（PCB）扁平多层介质结构的等效介电常数的概念，使在PCB结构中电容提取的计算量减少到自由空间中电容提取的量级。并保持相当的精度，此外还可与目前计算电容效率最高的多级加速法兼容，计算实例表明，该等效介电常数的概念及相应的处理方法是有效和可靠的     

二维多介质流动问题的守恒型界面处理方法研究

本文开展了二维多介质流动问题的界面处理方法研究。利用level-set函数确定界面的位置,界面将跨界面网格分割为两个新的网格,利用Heaviside函数确定新网格单元面积,对于出现的小网格单元,可以将小网格单元与之紧靠的网格单元（与小网格单元属于同一介质）合并,以提高计算精度和计算效率。数值试验表明该方法能准确地捕捉界面和间断的位置。     

有自由面渗流的无单元法

为解决传统有限元方法很难处理复杂渗透介质的计算域这一问题,提出了有自由面渗流的无单元法。无单元法利用滑动最小二乘法来建立在全域高阶连续可导的插值函数,具有积分网格和节点相互独立的优点,可以避免有限元法中网格在迭代过程中变化的问题,实现了真正意义上的网格固定。计算实例表明,无单元法计算结果的精度较其他方法有所提高,并具有简单、灵活的优点。     

异形网格差分在三维场计算中的应用

论述了一种用于三维场计算的异形同格差分方法.此法不但具有差分法要求计算机内存小、计算速度快等优点,而且具有有限元法的单元剖分灵活、适宜任意形状边界等优点,并可自动生成网格.在已有的二维数学模型的基础上,作者开发了三维数值计算差分公式,以四极透镜为例编制程序并进行了计算,计算结果表明:理论值与计算值相符,最大相对误差不超过10~(-3).     

非平行多导体传输线串扰的快速时域分析算法

基于高阶FDTD(2,4)方法(时域有限差分方法)和传输线方程研究一种高效的时域混合算法,实现非平行多导体传输线串扰的快速计算.首先,将非平行多导线按照时域有限差分(finite-difference time-domain,FDTD)网格分解成多段相对独立的传输线段.然后,采用传输线方程,构建各段多导线的串扰模型.由于传输线方程的精度取决于非平行多导线的单位长度分布参数,因此,根据平行多导线单位长度分布参数经验公式,推导了适用于非平行多导线的单位长度分布参数计算公式.最后,采用高阶FDTD(2,4)的大空间步长对传输线方程进行差分离散,从而在不影响计算精度的前提下,大幅减少迭代网格数,提高了计算效率.通过理想导电板上非平行多导线不交叉和交叉两种情况下的串扰仿真,与商用电磁仿真软件CST的计算结果和耗用时间进行对比,验证了时域混合算法的正确性和高效性.     

基于Z变换法对双负媒质传播散射的FDTD分析

文章研究了分析双负媒质电磁散射规律的一种方法,双负媒质是介电系数和磁导系数均为负值的介质材料.引入色散Drude模型后,本构关系在时域成为卷积关系,因此将Z变换理论应用到双负媒质中的时域有限差分(FDTD)中,使FDTD可计算双负媒质中电磁波的散射和传播.该文对麦克斯韦方程做了修改,并给出双负媒质中介电系数和磁导系数均为频率函数的FDTD表达式.最后,数值仿真了电磁波与双负媒质平板的相互作用;计算了覆盖了双负媒质金属柱的电磁散射,探讨了双负媒质在隐身技术方面的应用前景.     

金属材料复介电常数在电磁波时域有限差分方法中的实现方法

由于金属材料的介电常数为复数,直接利用时域有限差分方法(FDTD)处理金属材料电磁波问题时,会导致计算结果的发散及不稳定问题.本文采用各向同性有损耗金属材料介电常数的Drude色散模型,利用电位移矢量作为辅助中间变量,推导出了各向同性色散金属材料的辅助差分FDTD迭代公式.利用该辅助迭代公式计算了金属Au光栅与平面电磁波的相互作用,结果表明该方法解决了数值计算中的不稳定问题,模拟效果较好.     

基于Z变换在平板透镜成像中的FDTD分析

文章研究了分析双负媒质平板成像规律的一种方法,双负介质的介电系数和磁导系数均为频率的函数,使本构关系在时域成为卷积关系,这就给应用时域有限差分(FDTD)方法计算双负媒质平板中波的散射和传播带来困难;因此将Z变换理论应用到双负媒质中的FDTD计算当中,对麦克斯韦方程做了修改,使得FDTD计算式独立于双负媒质函数,并给出双负媒质中与频率有关的FDTD表达式;数值仿真了电磁波与双负媒质平板的相互作用,详细讨论了双负媒质平板透镜成像理论,并提出了一种球差更小的平板透镜系统.     

UPML吸收边界在电磁脉冲孔缝耦合计算中的应用

用时域有限差分(FDTD)法模拟电磁脉冲与腔体的孔缝耦合过程,利用各向异性理想匹配层(UPML)作为吸收边界截断计算空间。通过对腔体内特定观察点的时、频特性计算,得到了电磁脉冲对孔缝的耦合特性,计算结果表明了UPML吸收边界的有效性。     

基于多分辨率的时域方法在微波集成电路中的应用

将基于多分辨率分析的时域方法（ＭＲＴＤ）用于微波集成电路中多层介质导体互连线的时域电磁场分析,推导了基于ＭＲＴＤ的一阶Ｍｕｒ＇ｓ吸收边界条件的差分格式,进而采用理想匹配层（ＰＭＬ）技术形成吸收边界,使适用范围从原来的封闭系统推广到开放系统．用此方法对微波集成电路互连线进行了分析,结果与传统ＦＤＴＤ比较一致．由于ＭＲＴＤ方法的色散特性较好,则可用比ＦＤＴＤ少得多的网格数来模拟电磁结构,从而达到与ＦＤＴＤ相同的计算精度     

时域有限差分法中有耗媒质的介电常数

本文提出了一种在宽频带范围内逼近有耗媒质介电常数的方法，该方法与（ＦＤ）２ＴＤ法给合非常适用有耗媒质瞬态特性的分析。文中计算了一种有耗媒质的反射系数，并与通常的ＦＤＴＤ法计算结果进行了比较，结果表明在精度方面本文方法优于通常的ＦＤＴＤ法。     

Z变换在PML中的应用

在完全匹配层(PML)中应用Z变换,和传统的引入PML的方法相比,得到的迭代公式的程序更方便、更简单;考虑到要模拟的时域有限差分(FDTD)计算区域的物质属性,采用了特殊的处理方法,并可运用到标准网格或非均匀网格中;数值实验验证了这种方法的有效性和吸收边界的吸收效果。     

基于MRT-LBM的方腔流动局部加密算法

使用多参数弛豫模型的格子玻尔兹曼方法及D2Q9模型,对方腔流顶盖下方左右奇异角落处应用局部网格加密模拟方腔流动特性.在粗细网格界面上,建立了分布函数的转换公式,采用3次样条插值计算加密界面上插值点的参量,根据Chapman-Enskog分析,给出了应力计算公式.数值计算结果表明:对雷诺数1000的方腔流动,沿腔中心线的速度分布与经典文献结果对比效果良好,压力、涡量轮廓图的噪声明显降低,应力振荡明显减少,证实了所提局部加密方法的有效性.     

集总元件的多网格FDTD模型及其在混合电路中的应用

采用时域有限差分析（ＦＤＴＤ）法对印刷电路板中端接各种负载的导体互连线性进行时域电磁场全波分析,直接在时域得到系统对高速脉冲的响应,在集总元件的单网格ＦＤＴＤ模型基础上,根据实际电路的要求,推导了各种线性和非线性,无源集总元件的多网格三维ＦＤＴＤ迭代格式,并参与分布电磁系统的电磁场模拟,由于是电磁场全波模拟,计算结果比电路模拟所得结果具有更高的精度,同时,这一模型对分析结构复杂的混合微波电路有很大