频域三维Mur吸收边界条件的差分离散格式

本文构造了三维Mur二阶吸收边界条件的频域差分离散格式,结合Maxwell方程组频域有限差分方程,可方便地分析三维电磁问题.作为算例,研究了一理想导体金属块对平面电磁波的散射。

二阶Mur吸收边界条件下雷达散射截面的误差修正

为了提高时域有限差分法的计算精度,研究了二阶Mur吸收边界条件下,改变总场-散射场连接边界、数据输出边界以及吸收边界间的距离时,计算误差的变化规律。以二维金属圆柱的雷达散射截面(RCS)为例,分析了不同距离参数对双站RCS的影响。给出了减小误差的参数拟合曲线,同时提出采用两种输出边界得到RCS的平均来减小计算误差。

一种改进的Mur吸收边界条件

吸收边界条件是时域有限差分(FDTD)算法解决电磁问题的重要条件。提出一种改进的吸收边界条件。将惠更斯面推广到二维的时域有限差分算法中,并利用惠更斯面来改进Mur吸收边界。惠更斯面具有理论基础成熟、编程简单、占用的计算内存少等优点,可以方便地插入到FDTD计算域中。FDTD数值仿真证明,惠更斯面在增加少量计算量的同时大幅度提高了Mur边界的吸收性能。而在应用的截断边界元胞数目相同的情况下,改进的Mur吸收边界能达到比PML吸收边界更好的吸收效果。

辛差分格式的Mur吸收边界在电磁场计算中的应用

基于辛(symplectic)差分格式的时域有限差分(FDTD)法,将辛分块Runge-Kutta(SPRK)法引入Mur吸收边界条件(ABC)的推导过程,用辛差分格式代替原来的中心差分格式离散时间变量,推导出了基于辛差分格式的Mur吸收边界条件。通过将辛格式的Mur吸收边界结合辛时域有限差分法,对典型算例进行数值模拟,并将计算效果与传统Mur边界结合时域有限差分法的效果比较,表明辛格式的Mur吸收边界结合辛时域有限差分法计算效果良好,基于辛差分格式的Mur吸收边界条件是正确、有效的,计算精度优于传统方法。

二维单步交替方向隐式时域有限差分法吸收边界性能分析

给出了两种适用于二维单步交替方向隐式时域有限差分(2-D Leapfrog ADI-FDTD)方法的吸收边界:Mur边界和卷积完全匹配层(CPML)边界。单步交替方向隐式时域有限差分(Leapfrog ADI-FDTD)方法是一种无条件稳定的全隐式差分算法,由于二维空间Leapfrog ADI-FDTD的迭代同时存在显式和隐式方程,故而不同电磁分量的边界条件也存在差异。从原理出发,推导了适用于2-D Leapfrog ADI-FDTD方法的CPML边界条件,并与一阶Mur边界进行比较,利用自由空间的反射误差来表征两种边界的吸收性能,简要总结了两种吸收边界的优缺点。

时域有限差分法常用吸收边界的性能分析

文章对时域有限差分法常用吸收边界的性能进行了分析,包括Mur吸收边界、PML(Perfectly Matched Layer)、UPML(Uniaxial PML)以及CPML(Convolution PML)。首先,简要介绍了几种吸收边界的理论基础;然后,根据前面理论进行Matlab仿真,通过采样二维情况下的高斯源和正弦源激励的电场值,分析比较4种吸收边界的性能;最后,总结了各种吸收边界的优劣和特点。

井中磁源瞬变电磁三维时域有限差分数值模拟

应用时域有限差分法,采用显式差分方程,选取磁偶极子源作为初始条件和不同阶Mur吸收边界条件,对包含低阻异常体的均质全空间中磁偶源产生的瞬态场进行三维数值模拟,模拟计算井中磁源瞬变电磁场传播以及井旁三维低阻异常体的响应情况,简要分析特征规律。研究结果表明:时域差分法可在一定条件下保证正演模拟的精度和效果;场源激发条件和异常体情况不同,响应特征差异较大。

井中板状矿体瞬态异常二次场数值模拟

通过研究井轴附近矿体瞬态场的响应特征,为井中瞬变电磁场的勘探提供可靠的依据.应用时域有限差分法和Mur吸收边界,对磁偶源产生的瞬变电磁场进行三维数值模拟,建立了全空间内不同埋深、不同大小、不同倾角的低阻矿体和高阻矿体的地电模型.在数据处理过程中,排除导电全空间对二次场的影响,得到反映目标体异常情况的异常二次场.通过分析不同导电模型瞬变场的特征规律,结果表明:不同埋深、大小、倾角和电导率的矿体具有不同的响应特征,且差异较大.该方法对识别井中板状矿体有较为明显的作用.

非对称共面波导-槽线转接器S参数的分析与计算

为进一步提高共面波导与槽线连接的灵活性，设计一种非对称共面波导-槽线转接器．利用基于Mur—PML混合吸收边界条件的时域有限差分法，分别计算了对称共面波导一槽线转接器与非对称共面波导一槽线转接器在3～8GHz的s参数．结果表明：计算结果与实际测试结果吻合较好；非对称共面波导-槽线转接器在设计的灵活性与阻抗匹配方面均优于对称共面波导-槽线转接器．