二维TE波中的HIE-CPML算法

文中将坐标伸缩完全匹配层CPML引入到弱无条件稳定算法HIE-FDTD中研究其吸波性能。详细推导了2维TE波模型中CPML在HIE-FDTD算法中应用的差分公式。为检验本文所提方法的吸波效能,建立了计算模型,将其与其它吸收边界条件的吸波性能进行了综合比较,计算了HIE-FDTD算法选取不同条件数时的反射误差,并详细说明如何合理选取α,κmax和σmax来实现最佳相对误差。结果显示：当将本文所提方法的CPML层数设置为8时,其反射误差为-62 dB,低于传统FDTD方法的-58 dB;当选取α=0.05,κmax=10,σmax/σopt=1.3可以实现低至-83 dB的最大相对误差;在仿真中,其比传统FDTD方法也约减少48%的计算时间。     

CPML在3维HIFFDTD算法中的实现

文中将CPML引入3维弱无条件稳定算法HIE-FDTD中,详细推到了CPML在3维弱无条件稳定HIE-FDTD中的差分公式.为了验证CPML在3维HIE-FDTD中的吸波性能,建立了数值计算模型,并将CPML的吸波性能同其它几种常用的吸收边界条件进行了比较.结果显示,当将CPML层数设置为8时,其最大反射误差为-72 dB,远低于传统FDTD方法的反射误差.另外,当匹配层参数设置为α=0.05,可以在一个较大范围内选取κmax和σmax来实现最佳误差,从而使得在选值时易于预测反射情况.     

三维周期结构弱无条件稳定FDTD算法研究

将单轴完全匹配层UPML引入于弱无条件稳定算法LOD-FDTD中用于解决周期结构的电磁散射问题。在求解过程中,引入Sherman-Morrison方程解决迭代过程中产生的非三对角矩阵,显著提高了计算效率。为了检验本文所提方法的吸波效能,将其用于计算将带有细缝的周期阵列的反射系数,结果显示:当将本文所提方法的UPML层数设置为16时,其反射误差同传统FDTD方法的反射误差相当,当将本文所提方法的UPML层设置为4时,其反射误差比传统FDTD要低50dB。     

CPML在3维HIE-FDTD算法中的实现

文中将CPML引入3维弱无条件稳定算法HIE-FDTD中,详细推到了CPML在3维弱无条件稳定HIE-FDTD中的差分公式。为了验证CPML在3维HIE-FDTD中的吸波性能,建立了数值计算模型,并将CPML的吸波性能同其它几种常用的吸收边界条件进行了比较。结果显示,当将CPML层数设置为8时,其最大反射误差为-72 d B,远低于传统FDTD方法的反射误差。另外,当匹配层参数设置为α=0.05,可以在一个较大范围内选取κmax和σmax来实现最佳误差,从而使得在选值时易于预测反射情况。