統(tǒng)一時域電磁場計算平臺的初步建立和時變材料模擬初步.pdf

1、近幾十年來，隨著電子信息技術的快速發(fā)展，電磁技術和研究已經深入融合到了各個領域。針對實際應用中各類電磁場工程問題，已有大量的時域電磁場數值模擬方法的出現(xiàn)，而它們的數學推導各不相同，但他們均可由加權余量最小化方法推導出，所以為統(tǒng)一時域電磁場理論的建立提供了可行性，本文據此初步搭建了一個時域電磁場計算平臺。同時，在實際應用中，為了提升各類電子設備和器件的電磁性能，科研工作者發(fā)展了各種新型材料包括超材料、時空變化材料和時變材料等。而針對時變材

2、料，尚缺乏高效的數值模擬方法，所以本文針對一類時變材料提出了一種高效的無條件穩(wěn)定方法。
　　首先研究了電磁場工程問題中泛函方法的應用，主要介紹了加權余量最小化方法在求解電磁場問題中運用?？偨Y歸納了加權余量最小化方法中做函數展開的基函數序列的選取規(guī)則，以及做檢測時權函數序列的選取規(guī)則，同時選取屋頂函數和狄拉克函數分別做為展開函數和權函數，推導出傳統(tǒng)顯式時域有限差分方法的。最后，通過C++計算機語言初步完成了一個時域電磁場計算平臺軟件

3、，該平臺包含了模擬對象的網格剖分和基于FDTD的時域電磁場模擬，同時將剖分結果和模擬過程圖像化顯示等一系列基本功能。
　　同時對傳統(tǒng)顯式時域有限差分方法進行了研究，對其基本迭代公式、吸收邊界、穩(wěn)定性條件和數值色散方面進行了推導分析。并將顯式時域有限差分方法應用在一類呈特殊變化形式的時變材料的數值模擬中，推導分析出這類時變材料中的穩(wěn)定性條件，判斷出不滿足穩(wěn)定性條件的就是不穩(wěn)定的特征模式，之后提出一種移除不穩(wěn)定模式保留穩(wěn)定模式的方法，