圆柱坐标系下用于FDTD的总场-散射场连接边界条件研究

在三维柱坐标系下给出了麦克斯韦方程在完全匹配层(PML)吸收边界条件中的时域有限差分(PDTD)表达式,从而把FDTD推广到三维复柱坐标系中并加以实现.为了模拟柱面波在空间的传播,给出了在柱坐标系下完整的总场和散射场的连接边界条件.最后,模拟了柱面波在自由空间中的传播及空心圆柱体在柱面波入射下的近场和远场散射特性.

三维大尺寸介质目标散射问题的总场边界PSTD技术

传统的伪谱时域差分(PSTD)方法中不存在硬连接边界条件,基于Gao 等人的思想,在PSTD计算区域内设置8～10个网格层的连接区.通过引入加权窗函数,使得整个计算区域被有效地划分为总场区、连接区和散射场区.总场边界PSTD技术在成功地把入射波引入到PSTD计算区域内的同时,更便于复杂目标离散建模.以时域高斯脉冲为宽频带平面入射波,通过数值算例,验证了总场边界PSTD技术应用于三维大尺寸介质目标散射问题的有效性和实用性.

柱坐标系下PML-FDTD及总场-散射场区连接条件

在三维柱坐系下推导了完全匹配层 ( PML )吸收边界条件的时域有限差分 ( FDTD)表达式 ( PML -FDTD) ,从而把 FDTD方法推广到完全三维柱坐标系中。电磁波的远场可以视为平面波 ( TEM) ,在目标电磁散射特性的研究中常常被作为激励源 ,给出了柱坐标系下完整的总场 -散射场区的连接边界条件 ,从而模拟了平面波在自由空间的传播。最后 ,模拟了平面波和柱面波在自由空间中的传播过程 ,在产生了 TEM波后 ,就可以方便地得到 TE/ TM波 。

时域有限差分法的广义高阶算法研究

本文对传统时域有限差分法做出了改进,在空间和时间上采用高阶精度的离散格式,使空间差分和时间差分都达到了4阶,得到了新的广义高阶算法。详细推导了高阶FDTD方法的迭代公式,并推导了高阶算法对应的PML吸收边界条件,以及总场/散射场的连接边界。最后将高阶FDTD方法应用到二维金属方柱的电磁散射特性分析中,并将数值计算结果与传统的FDTD方法作了比较和分析,数值结果表明高阶FDTD方法具有更高的计算精度。