基于时域有限差分法的飞机用电设备电磁兼容整改方法

由于飞机用电设备电磁兼容整改过程中缺乏针对性整改措施,导致波形失真程度大。因此,文章提出基于时域有限差分法的飞机用电设备电磁兼容整改方法。引入时域有限差分法,计算电磁场干扰分量和电磁干扰隔离度,根据电磁干扰隔离度、电磁场干扰分量,选择合适材料,评估电磁兼容屏蔽场设计材料的综合性能,生成电磁兼容屏蔽场,滤波处理飞机用电设备电磁,优化线路布局和设计,实现基于时域有限差分法的飞机用电设备电磁兼容整改。实验结果证明,该方法有效控制波形失真程度在2mm内,可提高飞机用电设备的电磁兼容性能。

一种节约内存的局部一维减缩时域有限差分方法

为了提高电大尺寸目标电磁计算效率,提出了一种用于克服时域有限差分算法稳定条件限制、降低计算所需内存的新方法。证明了即使在无源区域,局部一维时域有限差分法所给出的电磁场量不满足零散度关系,并推导了该散度关系的具体表达式。基于该非零散度关系和麦克斯韦旋度方程,将三维局部一维时域有限差分法与减缩时域有限差分法相结合,从而得到三维的局部一维减缩时域有限差分法。通过仿真计算证明该方法与LOD-FDTD方法的计算结果一致,具有良好的计算稳定性。

基于时域有限差分方法的污秽绝缘子局部放电频谱分析

绝缘子污秽问题一直是困扰电力安全生产的难题之一。为此,采用超高频(ultra-high frequency,UHF)法仿真和测量了绝缘子污秽放电情况,并对其放电频谱进行了分析。首先运用时域有限差分软件XFDTD对污秽绝缘子的放电过程进行了仿真,得到其电磁波的时域波形,再经快速Fourier变换(fast Fourier transform,FFT)得到放电频谱,并研究了污秽程度对绝缘子放电的影响规律,得出了重污秽绝缘子的电磁辐射大于中污秽绝缘子的电磁辐射的结论。然后,针对不同人工污秽程度的绝缘子,测量绝缘子局部放电电磁辐射在680～9 400MHz频率范围内的电磁波频谱。分析测量数据时,采用了分频段分幅值统计所处区间数据个数的统计方法来处理数据,结果表明:在各个区间内重污秽绝缘子的数据个数大于轻污秽绝缘子的数据个数,得到其潜在规律,初步通过比较区分了绝缘子的污秽程度。进一步可建立不同污秽等级绝缘子的电磁波辐射特性数据库,判断绝缘子的污秽情况。

二维半空间时域有限差分瞬态场外推方法

提出用于二维半空间时域有限差分的瞬态场外推计算方法.该方法把上半空间远区场分作3部分:第1部分是上半空间外推边界上电磁流辐射场沿直达波路径的贡献;第2部分是该电磁流辐射场沿反射波路径的贡献;第3部分是下半空间外推边界上电磁流辐射场沿透射波路径的贡献.关于后两部分的计算要点是:用斯奈尔定律确定外推边界上电磁流辐射场的反射点和透射点,并把它们投影至沿观察点方向的时间盒子中;计算电磁波从等效源至反射点或透射点所需的时间,以此确定真正的投影时间盒子;用相应极化波的反射或透射系数作为沿反射或透射路径对远场贡献的比例系数;最后用两个模型验证二维半空间瞬态场外推算法.计算结果与已报道成果具有很好的一致性.

2.5维模拟中时域有限差分近-远场变换方法

为进行从高功率微波源到天线辐射整个系统的2.5维模拟,在近场模拟的基础上对2.5维模拟中时域有限差分(FDTD)的近-远场变换方法进行了研究。先将2.5维近场模拟区的输出边界绕对称轴旋转一周,得到封闭的3维圆柱面;然后根据等效原理由该封闭面上的FDTD近场求得等效电磁流;再根据自由空间中电流及磁流的时域辐射场公式计算出电磁流的远区辐射场。给出了2.5维模拟中TM01模式及TE01模式激励下圆锥喇叭远区辐射算例,所得计算结果与3维全电磁模拟软件CST的计算结果符合较好。

三维最优时域有限差分方法

数值色散是时域有限差分方法(FDTD)中最主要的误差来源,导致数值相速成为频率和方向的函数。文中讨论了一种基于最优有限冲激滤波器设计方法的最优差分格式,从频率空间或者波数空间中实现对理想偏微分算子的逼近,构造一种新的具有低数值色散关系的最优时域有限差分方法。文中导出了其数值色散关系和进行了稳定性分析,并通过与常用的基于泰勒级数展开定理的高阶(2,4)时域有限差分法相比较,发现最优时域有限差分法的数值色散得到了极大的改善。最后通过一个数值例子来验证其有效性。

时域有限差分方法分析水下目标散射电场分布

水下目标的散射电场分布是水下电磁探测的重点研究方向。通过建立三维海水色散介质中时域有限差分电磁计算模型,对水下目标全空间电场强度的总场和散射场分布进行了系统的研究。结果表明,入射电磁波频率f变化会导致散射电场极值大小及位置发生改变,整体幅值正比于■,且频率越低,散射电场极值位置距离目标越远;在目标电导率0~2 000 S/m区间内散射电场幅值增幅明显,而后变化趋于稳定,散射电场极值正比于ln σ。通过系统分析和计算,分析了水下散射电场幅值变化规律,探讨了频率和目标电导率对水下目标散射电场的影响,可为水下电磁探测应用提供理论参考。

一维有限时域差分方法(FDTD)计算中参数的选择

在用一维时域有限差分方法计算波的传播时,为了防止出现发散的结果,要求时间步长Δt<Δx/v,但具体取多大的值,没有定论。通过编程试验,时间步长取Δt<0.75Δx/c,而时间步数Nt大于波从波源传到观察点所需要的时间,又小于反射波到达观察点的时间。而且计算的时间格点和位置格点全部都可以取整数。

基于时域有限差分法的宽带电磁兼容方法

为降低电磁干扰对宽带运行的影响,引进时域有限差分法,设计宽带电磁兼容方法。基于此方法,构建宽带运行时域场内的旋度方程,利用具有相同电磁属性的网格,划分宽带通信过程中的通信传输区域,设定通信传输区域的边界条件,将其作为电磁场干扰控制的边界条件,计算宽带电磁场干扰分量;计算电磁干扰隔离度;选择合适的材料,对电子设备作业空间与环境中的关键部位采取有效的屏蔽措施,实现电磁兼容屏蔽场设计与滤波处理;引入单点接地法,设计宽带电磁兼容布置中的接地方式;引入灭弧处理法,参照基尔霍夫第二定律,处理电磁辐射。设计对比实验,通过实验证明,设计的兼容方法在实际应用中效果良好,该方法可以有效抑制不同范围内的电磁干扰。

二维麦克斯韦方程分裂的高阶时域有限差分方法

将分裂算子的时域有限差分方法与高阶差分方法相结合,提出了二维麦克斯韦方程的分裂的高阶时域有限差分格式(SHO-FDTDⅠ)及其修正格式(SHO-FDTDⅡ)。用Fourier方法证明了这两种格式是无条件稳定的,其中格式Ⅰ是损耗(dissipative)的,格式Ⅱ是非损耗(non-dissipative)的。然后推导出了它们的数值弥散关系式,最后用数值算例验证了理论分析,并给出了数值弥散误差的计算和增长因子模的计算。

三维麦克斯韦方程的对称分裂时域有限差分方法能量守恒性分析

考虑三维电导率为零的麦克斯韦方程的对称分裂时域有限差分（SS—FDTD）方法的能量守恒性．通过新的能量方法与差分算子δx，δy，δz，笔者首次给出了数值逼近格式SS—FDTD在离散的H^1模下的能量守恒式，并证明了格式在离散的H^1模下的守恒性．数值算例验证了格式解的能量守恒性．

基于时域有限差分算法的光学MATLAB仿真

以“物理光学”课程为例,基于计算电磁学的有限时域差分法和MATLAB软件图像显示功能,动态地展示光学波动图像,形象化设计课程教学环节。利用MATLAB软件用户操作界面(GUI)功能,让学生自己动手完成结构设计,获得波动光学数据和图像。学生通过观察动态光波传播过程并分析光学图像,提升了对物理光学基础知识的兴趣,有利于深入理解物理机制并提升实践操作能力。

有限时域差分法对GIS局部放电传播的分析

用特高频法测量GIS局部放电所面临的困难是无法标定出视在放电量,并且也无法确定何种因素影响特高频传感器输出信号的强弱。针对上述问题,利用同轴波导模拟GIS腔体结构,并应用有限时域差分法对局部放电辐射的电磁波在波导内传播情况进行仿真。通过仿真数据分析,找出对特高频信号能量产生影响的多种因素,如:放电位置,波导尺寸,放电电流幅值和放电源的脉冲形状。从而阐明了特高频输出信号能量与原始放电脉冲的关系,为进一步探讨GIS放电量特高频标定打下基础。

区域分解时域有限差分方法(DD-FDTD)及其在散射问题中的应用

本文提出一种区域分解的时域有限差分算法 (DD FDTD) .依据待解问题的特点 ,把待解问题分解为几个子区域 ,在各个子区域中 ,采用适合于该区域的共形网格进行划分计算 ,通过一种有效的信息传递方案 ,把各个子区域综合起来 ,获得原问题的解 .通过采用这种方法 ,一个复杂的问题可以得到简化 ,从而变得适于求解 ,同时 ,共形网格和精确的信息传递方案的使用 ,大幅度提高了计算精度 .文中 ,用该算法对二维电磁散射问题进行了分析计算 。

一种节省内存的降维时域有限差分法及其在散射计算中的应用

介绍一种节省内存的降维时域有限差分方法 (R FDTD) ,该方法理论上可节省约 33%的场分量存贮量。本文首次把R FDTD用于散射计算 ,提出了一种更为简单直观的新的导体处理方法 ,并阐明R FDTD中连接边界、吸收边界和近 远场变换的实现方法。以TE波入射时二维柱体散射为例的计算结果表明 ,R FDTD在节省约33%内存的基础上 。

二维介质PBG结构色散特性的时域有限差分法分析

采用时域有限差分法分析二维介质柱PBG结构的色散特性.计算表明,在介质填充比相同的条件下含单介质柱周期的PBG结构,其介质柱形状对色散特性的影响很小;而含多介质柱周期的PBG结构,TM波的阻带中心频率随介质柱个数的增多而提高,阻带绝对宽度增大,相对宽度相当.

用二维时域有限差分法计算机翼雷达散射截面

应用二维时域有限差分(FDTD)程序计算二维翼型NACA0012和金属方柱的双站雷达散射截面,与国内外文献上的结果进行比较,证明该程序的有效性.而后计算二维不同形状机翼的双站雷达散射截面(RCS)和不同后掠角时后掠翼和三角翼的双站RCS,得出不同形状机翼有不同的RCS分布;改变后掠角的大小可以改变机翼的RCS分布.因此,根据设计要求,可以通过选用不同机翼形状或不同大小的后掠角,使飞行器达到RCS减缩.

时域有限差分法在GIS局部放电检测中的应用

时域有限差分法是一种十分有效的电磁场数值计算方法,本文借助时域有限差分法对GIS同轴波导结构内部发生局部放电时所激发的电磁波的传播特性进行仿真,分析了影响电磁波传播的因素,利用超高频局部放电检测方法对GIS实验段局部放电进行实测,仿真结果和实验结果基本一致,为超高频局部放电检测结果提供了理论支持,进一步论证了超高频局部放电检测方法的正确性和可行性,可以应用于现场实际测量。

一种可穿越介质的二维时域有限差分亚网格技术

介绍了一种二维时域有限差分方法的亚网格技术 ,其中粗细网格的划分比为 2 .由于粗细网格的特殊排布 ,该方法可以应用于亚网格边界穿越介质的情形 .通过计算测试 ,粗细网格边界的反射系数小于 - 45dB ,所编程序具有很好的稳定性 .

等离子体的交替方向隐式时域有限差分方法

首次把交替方向隐式时域有限差分法 (ADI FDTD)推广到色散介质———无碰撞非磁化等离子体中 ,计算了非磁化等离子体与电磁波的相互作用 ,使用ADI技术给出了无碰撞等离子体介质中的ADI FDTD迭代公式 .并解析地证明了等离子体ADI FDTD算法也是无条件稳定的 .数值计算表明 ,等离子体ADI FDTD算法与传统的FDTD的计算结果吻合 ,计算效率更高 .