非Yee网格的FDTD法分析复杂媒质PBG结构的带阻特性

采用电、磁场各分量均位于网格中心的高阶时域有限差分法计算PBG结构的色散特性。对简单媒质问题的计算结果与采用Yee网格时域有限差分法所得一致,但更适合于分析含复杂媒质的问题。计算了三类磁各向异性PBG结构的色散特性曲线,指出:磁各向异性媒质都可明显增宽第一阻带;对称型磁各向异性还增多色散特性曲线中的阻带数,但旋磁型各向异性则不影响阻带数。

基于改进Yee网格的FDTD差分格式及程序实现

Yee网格中电场各分量或磁场各分量不在同一点,若要计算一点的电矢量或磁矢量,必须借助各种插值方法。对传统的Yee网格作必要的改进,克服了Yee网格的不足,而且用基于这种改进网格的差分格式计算任一电磁分量时,用到了其周围更多的数据,使计算精度得到了提高。

光频段Yee氏网格的低通滤波特性

根据Yee氏网格的结构特点,开发了光波导中电磁场传输行为的FDTD程序.比较频率不同的光波通过相同Yee氏网格时的光场分布,得出了Yee氏网格具有低通滤波特性的结论,为宽带脉冲光场问题的算法设计及实际应用提供了理论依据.

3维电磁粒子模拟程序设计

在3维Yee网格模型以及蛙跳模型的基础上,分析了3维电磁场离散算法及其稳定条件,讨论了3维空间网格上电磁场作用于粒子的平均场权重法和粒子作用于电磁场的Charge-conserving法,同时也讨论了3维空间网格上理想导体边界条件、自由吸收边界条件、爆炸式发射模型的模拟实现方法。以向内发射同轴二极管为例从其电流电压关系及电子束运动特性方面验证了模拟的正确性。

基于探地雷达的水库坝基渗漏正演模拟

水库坝基渗水将带来溃堤的风险,造成水资源浪费及生命财产的损失,针对现有技术无法确定坝体渗水洞坐标的实际情况,提出采用探地雷达对坝体进行日常检测。利用时域有限差分法(FDTD)对在二维空间进行FDTD按照Yee氏网格离散处理的原理,得到其电磁分布方程,基于水库坝基的实际构造,建立了空气层、混凝土层、黏土层及两个渗水洞的理想模型,并依据理想模型建立了带有石灰岩干扰点的混凝土层干扰模型。利用MATLAB实现系统架构,并进行正演模拟。结果显示:探地雷达可以用于较深目标体探测,通过改变探地雷达电磁波中心频率,并对比50,100和200MHz三种频率雷达电磁波的检测频谱,又对带干扰模型进行了模拟,验证了100MHz频率雷达电磁波,用于复杂地形的检测效果更优。

3维楔形阴极场致发射模型

分析了场致发射的物理机理,在3维Yee网格模型的基础上导出并实现了场致发射的发射条件,并引入Pade网格算法加密尖端网格。以一个楔形阴极场致发射模型为例得到了场致发射的伏安特性曲线,并且在高电压时得到了3/2次方的空间电荷限制流。同时为了解决粒子数与网格的巨大引起的计算量大的问题,引入了消息传递机制并行算法,得到3.0以上的并行加速比。

圆形槽波导的FDTD分析

圆形槽波导[1 ] 是一种新型的宽频带、大功率 ,低损耗和大尺寸波导结构 ,在毫米波、亚毫米波波段有重要应用前景。利用时域有限差分法 (FDTD)分析了圆形槽波导的传输特性 ,计算了圆形槽波导工作在主模TE[1 ]1 1 情况下的色散曲线和截止频率 ,并与已知的理论值相比较 。

基于STL文件的FDTD网格剖分算法

针对复杂目标的时域有限差分(finite-difference time-domain, FDTD)法计算,提出了一种将非结构化网格直接转化为Yee网格的改进算法.该算法在射线求交方法的基础上对射线方程与三角面元求交公式进行优化,实现了快速的目标网格生成,有效降低了计算复杂度并提升了剖分效率.通过介质球、军舰和F22飞机模型等算例验证了该算法的正确性和高效性,可为大规模复杂目标的FDTD计算提供支撑.

A sweeping preconditioner for Yee＇s finite difference approximation of time-harmonic Maxwell＇s equations

这份报纸涉及在 electromagnetics 从有限差别 discretizations 产生的线性系统的快反复的解决方案。有以前为 Helmholtz 方程开发的动人的完美地匹配的层的大规模 preconditioner 在不同类的、各向异性的媒介为波浪繁殖为流行 Yee 格子计划被改编。初步的数字结果为典型例子被介绍。

用时域有限差分法实现金属支撑杆的计算机模拟

在三维Yee网格模型以及蛙跳模型的基础上建立了支撑杆的数学模型,推导了支撑杆在三维直角坐标系下的电流及单位长度上电感的计算公式.讨论了二维、三维空间网格上不同支撑杆取向及不同坐标系下的实现方法,同时也给出了支撑杆在时域有限差分主迭代循环中的子迭代方法.以磁绝缘线振荡器为例,从其粒子运动及输出功率方面验证了模拟的正确性.

三维电子回旋脉塞的数值模拟研究

为了打破二维模拟回旋脉塞的一些局限性,研究了电子回旋受激辐射的基本原理,使用唯象的描述方法,以统计物理学为基础,在电子回旋中心坐标系中完成了三维Yee网格模型中对电子注平衡态物理模型的数值建模,并结合PIC方法和FDTD算法进行电子回旋脉塞的数值模拟.为了减少计算时间,在模拟中加入了MPI并行算法,加速比能提高到2.7以上.最后以一个94GHz的回旋振荡管为例,对它的整体结构进行了模拟,并通过对频谱,功率,工作模式等方面验证了模拟的正确性.