發(fā)布時間：2024-03-30 12:42

　　近年來,多尺度電磁問題得到越來越多的關(guān)注。多尺度電磁問題是指計算區(qū)域不僅包含電大結(jié)構(gòu),還包含電小結(jié)構(gòu)。時域有限差分(FDTD)算法因適用于處理形狀復雜、非均勻介質(zhì)問題,而被廣泛應用。在求解多尺度問題時,對整體計算區(qū)域進行細網(wǎng)格剖分雖然能模擬電小結(jié)構(gòu),但大大增加了求解未知量;同時受CFL穩(wěn)定性條件的限制,即最大時間步長受最小空間步長的限制,使時間步長必須足夠小才能精確模擬電小結(jié)構(gòu)。這些因素將導致計算效率十分低下。一種常用的解決方法是亞網(wǎng)格技術(shù),對電小結(jié)構(gòu)采用細網(wǎng)格模擬,其余部分用粗網(wǎng)格模擬。其缺點是會在粗細網(wǎng)格交界面引入計算誤差,并導致計算的后時不穩(wěn)定。另一種是基于光學變換的局部網(wǎng)格細化方法,利用坐標變換增大電小結(jié)構(gòu)區(qū)域,從而使整個計算區(qū)域用均勻FDTD網(wǎng)格計算。與亞網(wǎng)格技術(shù)相比,避免了粗細網(wǎng)格交界面帶來的誤差,同時能消除后時不穩(wěn)定的問題。但由于其圓形變換邊界與Yee網(wǎng)格不對齊,會引入階梯誤差,這對小目標來說則會帶來較大的相對誤差。針對上述困難,我們首先提出了一種改進的變換光學時域有限差分方法(TO-FDTD),用方形變換邊界替代圓形變換邊界,以消除變換邊界引入的階梯誤差。并采用統(tǒng)一的參...

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖2一1實際目標曲邊邊界和FDTD模擬邊界示意圖

章基于方形變換區(qū)域的ＴＯ－ＦＤＴＤ方法研提出的基于光學變換的Ｍ部網(wǎng)格細化方法［４５］是通過坐中的電小結(jié)構(gòu)區(qū)域，然后在整個計算區(qū)域使用Ｙｅｅ均勻粗行數(shù)值離散求解。相較于亞網(wǎng)格技術(shù)，避免了由于粗細網(wǎng)差，同時還能保持后時穩(wěn)定性。??于在直角坐標系中使用的Ｙｅｅ網(wǎng)格對曲線邊界無法進行邊界....

圖２－３狹縫衍射模型原空間示意圖??

２＿５＿１狹縫衍射數(shù)值算例??首先進行了二雒狹縫衍射的數(shù)值模擬。原問題的結(jié)構(gòu)是由兩個對稱的金屬板??構(gòu)成，在兩個金屬板中間有一個寬度為ｌ〇ｎｍ的狹縫，如圖２－３所示。．該模型由??波長為８００ｎｍ的ＴＭ平面波激勵，平面波沿水平）ｃ方向傳播。通過光學變換，??我們將具有小內(nèi)邊界的方....

圖２－４使用三種方法計算狹縫衍射得到的電場戽分布圖??圖２－４?（ａ）?（ｂ）?（ｃ）分別是使用上述三種方法對狹縫衍射進行數(shù)值模擬的結(jié)??

（ｃ）網(wǎng)格為?Ａ＝２０ｎｍ?的?ＴＯ－ＦＤＴＤ?ｗｉｔｈ?ＳＴＲ?友法??圖２－４使用三種方法計算狹縫衍射得到的電場戽分布圖??圖２－４?（ａ）?（ｂ）?（ｃ）分別是使用上述三種方法對狹縫衍射進行數(shù)值模擬的結(jié)??果。通過上述結(jié)果，我們可以看到位于狹縫左邊的電磁波是乎面波，而位于狹....

圖２＿６使用３：種方法提�。谜穹冢�?＝?２〇００？／ｗ的對比結(jié)果??２＿５＿２小目標電磁賭數(shù)值算例??

２＿５＿２小目標電磁賭數(shù)值算例??接下來進行小目標電磁散射數(shù)值模擬。原空：間中介質(zhì)方柱的相對介電常數(shù)??＆?＝１２，邊長ｔ／?＝?１００ｗｗ，介質(zhì)：方柱位于計算區(qū)域的中心．，如圖２－７所示。通過??設置總場散射場邊界的方法來激發(fā)波長為８００ｗｈ的ＴＭ入射平面波。入射波沿ｘ??軸水....

本文編號：3942371