资源描述：
《利用具有完全匹配层的交错网格有限差分法计算电磁波场》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、哈尔滨工业大学理学硕士学位论文摘要Yee提出的交错网格有限差分法是电磁波场数值模拟中的主要工具。现在这一方法被广泛应用于电磁场的各个领域，包括辐射天线、地质勘探、电磁波生物效应、微波、光学元件中光的传播和衍射、复杂介质中电磁波的传播、散射与遥感，等等。实际计算中计算机容量和计算时间的限制不可能对无限远场进行计算，因此一个有效的吸收边界条件就成为影响数值模拟的主要因素。本文详细介绍了电磁场中的时间域有限差分法的发展历史和基本原理;对于最新的吸收边界条件—完全匹配层吸收边界条件进行了细致的理论推导，给出了它在时间域有限差分法中的差分格式;着重对于角点
2、附近交叉区域的PML差分格式进行了推导;并对时间域有限差分法和完全匹配层吸收边界条件进行了一维和三维的数值模拟和测试;最后探讨了时间、空间步长对算法稳定性和计算精度的影响。本文的数值计算表明，完全匹配层吸收边界条件的吸收效果确实比较好，可以使反射系数降低到40^-50分贝的精度。关键词电磁场:时间域有限差分法;吸收边界条件;完全匹配层AbstractYee'sstaggeredgridsfinite-differencehasbeenconsideredasthemaintechniqueintheelectromagneticnumerical
3、simulation.TodayFDTDiswidelyusedinalmosteveryareaofelectromagneticfield,suchasradiateantenna,geophysicalprospecting,biologyaffectfromelectromagneticwaves,microwave,theray'sspreadinganddifractioninopticalcomponents,EMtransmittingandscatteringincomplexmedium,remotesensing,andso
4、on.Becauseofthelimitofcomputercontentandcalculatingtime,calculationnaninfinitefieldisimpossible.Andagoodabsorbingboundarycondition(ABC)becomesthebasicfactor,whichwillinfluencenumericalsimulation,Inthispaper,thehistoryandpostulateofFDTDmethodwereparticularlyintroduced.Anewabso
5、rbingboundarycondition,whichisPMLABC,wasintroducedintheoryindetail.AndalsoitsdiferenceformatinFDTDwasgivenThecrossfieldwhichisnearcomerwasevolvedinemphasis.IusedFDTDandPMLinI-Dand3-Dnumericalsimulationandtest.FinallyIdiscussedhowthetimeandspacestep`schoosingefectarithmetic'ss
6、tabilityandcomputer'sprecision.Thenumericalsimulationofthispaperindicatedthattheperfectlymatchedlayer'sabsorbingefectisperfectlygood,becausethereflectioncoefficientreducesto40^-50db.KeywordsElectromagneticFiled,Finite-differenceTime-domain,AbsorbingBoundaryCondition,Perfectly
7、MatchedLayer一R"哈尔滨工业大学理学硕士学位论文第1章绪论1.1课题背景在电磁场与微波技术科学中，以电磁场理论为基础，以计算机技术为手段，再配合计算数学提供的各种方法，诞生了一门解决复杂电磁场理论和工程问题的应用学科—计算电磁学，它是一门新兴的边缘交叉学科。现在，电磁场的应用理论己经遍及地学、生命科学、医学、材料科学和信息科学等几乎所有的技术科学领域。计算电磁学的研究内容涉及面很广，它已经渗透到电磁学的各个领域。在震电效应的研究中，需要模拟地震波诱导的电磁波场。这种诱导的电磁波信号十分微弱，对数值模拟的精度提出了很高的要求川。当前主要
8、采用解析方法进行分析，但是只能局限于几何结构简单的震电问题，对于有井孔的水平分层问题就无法求解了。有限差分法是一种有效的数值模拟方法，但
