电磁计算中辛时域有限差分算法研究进展

辛时域有限差分(symplectic finite-difference time-domain,SFDTD)算法作为一种高精度、高稳定、高保真度的时域数值算法,在多个学科领域得到了广泛的应用,并已发展成为一种较为成熟的数值计算方法.本文主要对SFDTD算法的构建、数值优化以及相关关键技术处理进行了介绍.重点总结了基于时间和空间上的差分近似优化处理方法,处理不连续边界及金属曲面时的局部修正方法,以及时域电磁仿真中不可或缺的三大关键技术:总场/散射场技术、完全匹配层(perfect matched layer,PML)、近远场变换技术.最后,介绍了SFDTD算法在电磁仿真、量子力学求解、多物理问题建模与分析中的具体应用.

一种分析微带贴片天线的辛时域有限差分方法

文中研究了在时间上采用5级4阶差分、空间上采用4阶差分的高阶辛时域有限差分(SFDTD)数值方法,给出其三维差分公式.将吸收边界条件应用于微带天线的计算中,计算了微带贴片天线的回波损耗及输入阻抗等.计算结果证明,该方法的精确性和正确性.

夹网屏蔽玻璃屏蔽效能仿真计算简化模型研究

为了减少夹网屏蔽玻璃在电磁场数值计算中剖分的网格数量,基于时域有限差分周期结构谱算法(Spectral Finite-Difference Time-Domain,SFDTD)仿真了单层夹网屏蔽玻璃的屏蔽效能,基于Schelkunoff屏蔽理论提取出金属网的等效电导率,应用CST电磁仿真软件建立了一种屏蔽玻璃仿真简化模型,解决了细微结构屏蔽材料难以仿真计算的难题。仿真结果表明,等效电导率方法具有很高的计算精度,为计算具有细微结构屏蔽材料的机箱、方舱等结构的屏蔽效能提供了有效途径。

基于GPU的高阶辛FDTD算法的并行仿真研究

高阶辛时域有限差分算法(SFDTD)与传统的时域有限差分算法(FDTD)相比具有更优的稳定性和计算精度,但在进行电磁仿真时则更为耗时。为解决这一问题,文章应用SFDTD的空间并行性,研究并实现了基于计算统一设备架构(CUDA)的SFDTD的并行算法仿真;基于费米架构,分析了各种尺度网格下速度的提升,与传统的CPU实现该算法进行比较,验证了该方法的正确性和高速性。