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《安徽大学》 2006年
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改进的吸收边界和基于交替隐式的时域有限差分的研究

刘其凤  
【摘要】:本文的研究内容主要是围绕时域有限差分(FDTD)的吸收边界条件和其改进算法—时域交替隐式差分算法(ADI-FDTD)展开的。首先对电磁计算的历史和现状,以及FDTD算法的不足进行了阐述,对FDTD的空间和时间的离散间隔进行了简单的讨论,得到了空间和时间间隔的选择依据,也就是论文中提到的Courant-Friedrichs-Lewy(CFL)的限制。本文对这两个方面进行了研究和计算应用,具体展开以下几方面的工作: (1) 对于处理开域问题,受计算机资源的限制,就必须截断问题研究的区域。FDTD的历史上曾经提出过多种吸收边界条件,但它们的实现比较困难,本文把数字信号技术应用到吸收边界条件中,可以降低实现的难度,并给出了在UPML和CPML中的应用,比较了它们的吸收效果。 (2) 针对普通FDTD处理色散媒质的困难,本文通过D-B场量的迭代方法代替传统E-H场量的迭代方法,可以很方便的处理色散媒质。并给出一维、二维和三维算例进行了验证。 (3) 在进行近远场外推时,要求保存每一方向每一时间步的惠更斯面上的时域场量信息,会造成要保存的数据文件过大,通过对数据进行压缩,就可以把数据量降低到可以接受范围。 (4) 传统的FDTD在计算精细结构的时候的效率不高,针对这个问题,本文系统的研究了ADI-FDTD算法,推导有耗媒质中的ADI-FDTD方程。系统地给出了UPML和CPML在ADI-FDTD算法中的一维、二维以及三维的实现方法,并将数字信号技术应用到其中,简化了推导过程。并给出了一维连接边界的方法,并用数值实验给出了验证。 (5) 由于ADI-FDTD的迭代方程的复杂性,使它应用到电磁散射领域有很大的困难。针对UPML和CPML中连接边界的处理的困难,本文引入散射场模拟的方法可以克服加入平面波源的困难,并给出雷达散射截面的计算实例。体现在解决电磁散射问题中体现了准确性。 (6) 分析了ADI-FDTD算法的时间稳定性和数值色散性,通过分析知道
【学位授予单位】:安徽大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TM15

【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
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【同被引文献】
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2 方全杰;物理光学法在导体与涂层目标电磁散射中的应用[D];西安电子科技大学;2011年
3 陶小俊;粗糙海面目标电磁散射的研究[D];安徽大学;2007年
4 晏明;时域有限差分法及其在等离子体隐身技术中的应用[D];华中科技大学;2006年
5 刘其凤;改进的吸收边界和基于交替隐式的时域有限差分的研究[D];安徽大学;2006年
【二级引证文献】
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1 高凤;基于Linux系统等离子体目标FDTD算法的研究[D];西安电子科技大学;2018年
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