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相似文献
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1.
声学中用于时域有限差分法的一种高效吸收边界   总被引:2,自引:0,他引:2  
本文提出一种用于声场时域有限差分法(FDTD)的高效吸收边界条件。通过伪逆矩阵对截断边界附近网格线之间的转移矩阵作最小二乘估计,所得到的吸收边界条件性能明显优于多种常用方法。新方法的数值计算效率高,算法稳定。对点源辐射,尖劈衍射和圆柱体散射问题的FDTD数值计算结果显示了这种方法的优异性能。  相似文献   

2.
姜彦南  刘文  王娇  张文翠 《计算物理》2015,32(6):701-708
提出用于瞬变电磁法(TEM)模拟的时域有限差分(FDTD)算法中的卷积完全匹配层(CPML)吸收边界条件.首先,在磁场散度方程显式处理条件下,计算磁场z分量时,构造出一种计算时域卷积项的方法,并详细推导计算磁场z分量的表达式.而后,对均匀半空间模型进行数值计算.结果表明,提出的CPML吸收边界条件在保证计算精度的前提下,实现了瞬变电磁法时域有限差分高效正演计算.  相似文献   

3.
时域有限差分法在光波导分析中的应用及改进   总被引:8,自引:3,他引:5  
对时域有限差分算法在圆柱坐标下弱导光纤中应用时吸收边界条件的设置及其对计算精度的影响进行了讨论,提出了改善的方法。并且将这种方法应用于一般光纤和光电子晶体光纤传输特性的计算,得到了有用结果。  相似文献   

4.
非均匀网格时域伪谱算法在超宽带技术中的应用   总被引:1,自引:1,他引:0       下载免费PDF全文
 与传统时域有限差分算法相比,采用以伪谱方法离散Maxwell微分方程为基础的时域伪谱(PSTD)算法计算大的电尺度电磁场时域问题,将大大提高计算效率,降低内存需求。为了拓宽PSTD算法的应用,近年来,基于网格插值方法的非均匀时域伪谱算法得到了发展。研究的重点是算法中非均匀网格技术的实现及其在时域瞬态脉冲电磁场模拟和高功率超宽带脉冲技术方面的应用。以高斯脉冲为激励源,用该算法计算了多层介质的反射和透射,并通过超宽带脉冲穿墙实验对这一方法的应用进行了验证。模拟和实验结果具有较好的一致性。  相似文献   

5.
采用旋转体时域有限差分法对轴对称亚波长衍射光学元件进行严格的矢量分析.推导了旋转体时域有限差分法的基本计算公式;给出了入射波的设置方法;采用了完全匹配层吸收边界条件;改进了平面波谱传播算法,大大简化了计算过程并提高了计算速度.对多台阶微透镜和二元亚波长微透镜进行分析给出了它们焦平面的电场强度分布.数值计算结果表明,本文的算法可以准确且高效地分析轴对称亚波长衍射光学元件.  相似文献   

6.
张波 《物理学报》2005,54(12):5677-5682
设计优化了用于截断二维正方格子介质柱光子晶体波导的分布布拉格反射波导的结构.二维时域有限差分数值模拟结果显示,在上述两种波导联接处的反射系数可以在大部分光子晶体波导导波的频谱范围内降到1%以下.将这种分布布拉格反射波导和通常的吸收边界条件相结合可以构成用于光子晶体波导的吸收边界条件,其反射率可以降低到-40dB以下,吸收层的厚度可取为晶格长度的1.3倍. 关键词: 吸收边界条件 光子晶体波导 时域有限差分  相似文献   

7.
提出了旋转体时域有限差分法的另一推导方法.基于这一方法,推导了旋转体电磁波的波动方程,进一步得出了旋转体时域有限差分法的单向波方程吸收边界条件.数值实验证实了该吸收边界条件的正确性.  相似文献   

8.
赵严峰  刘安辉 《光谱实验室》2010,27(4):1537-1540
针对光子晶体光纤的传输光谱Maxwell方程组解的问题,提出了时域有限差分方法,将基本方程转到复频域,并对场区中心差分式进行了推导,然后再逆变换到时域得到时域各个方向的有限差分形式,同时考虑了散射损耗的稳定条件。利用matlab编制程序,仿真分析了不同时间步数情况下空间光谱的传播分布情况,随着迭代的增加,波逐渐趋于稳定,并对结果做了详细的分析,证明了吸收边界条件应用于光子晶体光纤的传输光谱传播分析的有效性,可以大大提高计算的正确性和精确性。  相似文献   

9.
时域有限差分法中电磁场的吸收边界条件   总被引:5,自引:2,他引:3  
徐涵  常文蔚  银燕 《计算物理》2003,20(4):326-330
吸收边界条件在时域有限差分法计算电磁场中有着广泛的应用,从吸收边界所要满足的条件出发,将Lindman吸收边界条件推广,得到了便于计算的简化形式.两维数值模拟结果表明:以各种角度向左或右传播的p极化和s极化电磁波在边界面上的反射率均低于0.5%.  相似文献   

10.
为快速估算出垂直极化平行板有界波电磁脉冲(EMP)模拟器的时域近场,将散射传递函数法应用于该类型模拟器近场的时域计算中,即对于给定的脉冲源,先寻找有效频谱范围能覆盖该源的高斯脉冲源,并应用时域有限差分(FDTD)方法计算该高斯脉冲源激励时模拟器中测试点场的时域响应,再利用傅里叶变换、系统的传递函数及傅里叶逆变换计算得到给定脉冲源激励时各测试点场的瞬态响应。所得计算结果与直接使用给定脉冲源激励时FDTD方法的计算结果符合较好。所述方法可用于同一模拟器在不同脉冲源激励时辐射近场的快速估算,能大大减少FDTD模拟计算的次数,尤其对于中大型模拟器能有效减少计算时间和内存。  相似文献   

11.
Electromagnetic scattering problem of an arbitrarily shaped ferrite cylinder is analyzed based on the finite difference-frequency domain(FD-FD) method with an effective numerical absorbing boundary condition (ABC) and the measured equation of invariance (MEI) on the terminated boundary. Compared with the method of moments (MoM), both the numerical ABC presented in this paper and the MEI result in dramatic savings in computing time and memory requirement for electrically large objects due to the sparsity of the finite difference equation. The absorbing characteristic of this numerical ABC is demonstrated numerically. The accuracy, memory needs and CPU time of the FD-FD with the numerical ABC or the MEI and the MoM are compared and then result in some important conclusions. Besides, the RCS of some ferrite cylinders are presented.  相似文献   

12.
高功率电磁波脉冲在电离层中的传播   总被引:2,自引:1,他引:1       下载免费PDF全文
 用时域伪谱(PSTD)算法数值模拟了高功率电磁波脉冲在整个电离层中的传播。利用缩减的电离层模型并忽略非线性过程,脉冲在电离层中的传播可用脉冲在冷等离子体中的传播方程来描述。时域有限差分(FDTD)法解决这个问题将耗费大量的时间和内存,因此,使用PSTD方法来解决冷等离子体中的方程,并采用完全匹配层边界条件截断求解空间。所得脉冲在整个电离层传播的数据显示,在265 km附近有一个分界点,其以下是反射波,以上既有反射波又有前向波。这与用高阶(FD)2TD方法数值模拟结果一致,表明时域伪谱算法模拟电磁波在电离层中长距离传播的有效性。  相似文献   

13.
The transient vibration and sound radiation (TVSR) of plate-like structures with general elastic boundary conditions was investigated using the time-domain finite element method (TDFEM) and time-domain boundary element method (TDBEM). In this model, the structure can have arbitrary elastic boundary conditions and hence the effects of the boundary conditions on the TVSR can be effectively studied. The predicted results agreed well with existing experimental data using two classical boundary conditions: simply supported at all edges and clamped-free-free-free. The TVSR of a single panel with a more general boundary condition in two connected chambers was also measured. The predicted results agreed well with these experimental results. The prediction method was subsequently applied to evaluate the effects of elastic boundary supports on the TVSR of a window caused by a sonic boom. Loudness, non-audible acoustic perception, and tactile vibration thresholds were analyzed for different boundary conditions (varying between clamped and simply supported). The possibility of improving the transient vibration and noise isolation performance by selecting an appropriate boundary condition was thereby demonstrated.  相似文献   

14.
提出了一种便于分析光纤布拉格光栅(FBG)、基于强制边界条件的简化TD-FD-BPM模型.采用交替隐式法(ADIM)和综合道格拉斯(GD)法,离散化时域束传输方程,获得比普通差分格式低二阶的误差。提出并采用强制边界条件,简化了光波导分析中边界处理问题.重点讨论和确定了在此条件下激励源位置、脉冲形状和径向分布函数、连续波激励条件等.在修正的正弦脉冲激励情况下,通过离散傅利叶变换,直接得到较为理想的短FBG反射谱.此法可减少数值计算时间,直观反映光脉冲传输.  相似文献   

15.
介绍了蒙特卡罗方法的基本原理以及随机数的产生方法。基于蒙特卡罗方法的思想,结合有限差分方法,建立了求解微分方程边值问题的随机概率模型,并以第一类边界条件的拉普拉斯方程和一个给定初值及边界条件的非稳态热传导方程为数值算例,研究了蒙特卡罗方法在求解微分方程边值问题中的应用。结果表明:利用蒙特卡罗方法,不仅可以有效解决给定边界条件的微分方程,对于给定初值条件的微分方程,也可以从时域有限差分方程出发,采用蒙特卡罗方法进行求解。数值模拟和对误差的理论分析均表明,增加蒙特卡罗试验中的模拟粒子点数,可以提高计算结果的精度。  相似文献   

16.
MRTD算法在集成平面光波导组件分析中的应用   总被引:2,自引:0,他引:2  
孔繁敏  郭毅峰  李康  刘新 《光子学报》2004,33(9):1068-1071
将基于Daubechies紧支集尺度函数的时域多分辨分析(MRTD)算法用于集成平面光波导组件的时域分析中,实现了MRTD算法的各向异性理想匹配层(APML)吸收边界条件,并对平行介质带定向耦合器进行了数值模拟和验证,所得结果与解析解非常一致.与传统的FDTD算法相比,MRTD算法在不牺牲计算精度的前提下能够大大节省计算资源.  相似文献   

17.
用基于蒙特卡洛法(Monte Carlo Method,MCM)的DRESOR法(Distributions of Ratios of Energy Scattered by the medium Or Reflected by the boundary surface)求解入射辐射经过介质散射、壁面反射传递后辐射强度随时间变化的瞬态辐射传递方程(Transient RadiativeTransfer Equation,TRTE)问题。通过在系统内计算一单位瞬态入射辐射对介质的DRESOR数分布,就能计算任意时间内入射辐射在系统内时间响应特性,这样有效提高数值方法处理瞬态辐射问题的通用性。并且能够获得高方向分辨率的辐射强度随时间变化的结果,这是目前大多数数值处理方法比较难做到的,显示出了DRESOR法处理瞬态入射辐射问题的能力.  相似文献   

18.
Based on the nearly perfectly matched layer (NPML) theory, a finite-difference time-domain (FDTD) absorbing boundary condition (ABC) is presented for truncating three-dimensional (3-D) anisotropic medium. In the proposed technique, the complex coordinate stretching in the NPML scheme and the spatial interpolation method are employed. The associated ABC formulations have the advantage of simplicity in the FDTD implementations. The radiation fields of an electric dipole in anisotropic media are calculated using the presented ABC. The results are numerically verified by the comparison with the reference solutions. Furthermore, in order to clearly show the effective absorbing performance of the proposed method, the reflection coefficient and time-dependent relative error for different layers NPML absorbing boundary are also simulated.  相似文献   

19.
卢佳  周怀春 《中国物理 B》2016,25(9):90203-090203
To deal with the staircase approximation problem in the standard finite-difference time-domain(FDTD) simulation,the two-dimensional boundary condition equations(BCE) method is proposed in this paper.In the BCE method,the standard FDTD algorithm can be used as usual,and the curved surface is treated by adding the boundary condition equations.Thus,while maintaining the simplicity and computational efficiency of the standard FDTD algorithm,the BCE method can solve the staircase approximation problem.The BCE method is validated by analyzing near field and far field scattering properties of the PEC and dielectric cylinders.The results show that the BCE method can maintain a second-order accuracy by eliminating the staircase approximation errors.Moreover,the results of the BCE method show good accuracy for cylinder scattering cases with different permittivities.  相似文献   

20.
High thermal stability and tunable magnetic exchange interaction (MEI) in SmCo materials have been the critical problem in applications to magnetic recording media and nanocomposite permanent magnets. We constructed SmCo films with a high thermal stability and tunable MEI by controlling the phase transformation through properly increasing the Sm concentration (20.5–37.7 at.%) and controlling the annealing process. Microstructure studies show that the SmCo5 phases ensure that the film has a high thermal stability. Moreover, we manipulated the MEI in the film with non-magnetic precipitated SmCo2 particles in the vicinity of SmCo5 particles. These results provide a novel way to tune the MEI in SmCo materials while maintaining a high thermal stability.  相似文献   

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