时域有限差分法(finite difference time domain,FDTD)作为一种电磁场仿真计算的常用方法之一,可用于模拟任意场景下电磁波的传播和散射.针对FDTD算法在夫琅禾费衍射教学中的应用进行了探索,利用FDTD Solutions电磁仿真软件模拟了单缝...时域有限差分法(finite difference time domain,FDTD)作为一种电磁场仿真计算的常用方法之一,可用于模拟任意场景下电磁波的传播和散射.针对FDTD算法在夫琅禾费衍射教学中的应用进行了探索,利用FDTD Solutions电磁仿真软件模拟了单缝、多边形孔、圆孔3种结构对应的夫琅禾费衍射情景,分析了不同结构的衍射图样和衍射规律.此外,从远场结果出发,定量地给出了单缝衍射和圆孔衍射的衍射图样分布公式,与相应的理论公式一致.基于FDTD方法得到的仿真结果直观地、精确地展示了不同结构夫琅禾费衍射的场分布和光强分布,有助于学生更好地掌握衍射的理论知识、构建清晰的物理图像.展开更多
时域有限差分法(Finite Difference Time Domain，FDTD)自Yee于1966年提出以来发展迅速，上世纪80年代就开始广泛应用于电磁学的各个领域，80年代末开始被应用于微波波导问题的分析并取得相当的成功。与绝大多数金属波导、微波频段波导...时域有限差分法(Finite Difference Time Domain，FDTD)自Yee于1966年提出以来发展迅速，上世纪80年代就开始广泛应用于电磁学的各个领域，80年代末开始被应用于微波波导问题的分析并取得相当的成功。与绝大多数金属波导、微波频段波导及谐振腔不同，展开更多
在火炮点火或汽车发动机点火中,微波点火装置已成为热门研究方向之一,其中微波谐振腔点火装置是最基本的点火装置。基于谐振腔这一简单电子器件结构,在传统时域有限差分法(fi⁃nite difference time domain,FDTD)基础上提出一种快速时域...在火炮点火或汽车发动机点火中,微波点火装置已成为热门研究方向之一,其中微波谐振腔点火装置是最基本的点火装置。基于谐振腔这一简单电子器件结构,在传统时域有限差分法(fi⁃nite difference time domain,FDTD)基础上提出一种快速时域有限差分法用来对谐振腔进行电磁仿真。新方法将麦克斯韦旋度方程的差分形式写作矩阵形式,将谐振腔的结构、入射波的频率等信息包含在矩阵中。该方法可以通过求解矩阵幂快速求解从而得到目标时间的瞬时电场值,相较传统FDTD,新方法在长时间仿真谐振腔电场分布具有巨大时间优势。仿真实验表明,对于相同的谐振腔,在仿真时间长度大于100000个时间步长时,该方法的时间效率可提高数倍甚至百倍,仿真结果仍然保持与传统方法的一致性。展开更多
提出了一种基于三角面元数据生成涂层目标时域有限差分(finite-difference time domain,FDTD)共形网格的方法。通过将原目标中各三角面元的顶点沿曲面在该点处的法线方向内移(内涂层)或外移(外涂层)所需的厚度,得到一组关于涂层的三角...提出了一种基于三角面元数据生成涂层目标时域有限差分(finite-difference time domain,FDTD)共形网格的方法。通过将原目标中各三角面元的顶点沿曲面在该点处的法线方向内移(内涂层)或外移(外涂层)所需的厚度,得到一组关于涂层的三角面元数据。其中曲面上各顶点处的法线方向近似等于包围该顶点的各三角面元的单位法向的矢量和。对于局部涂敷的情况,可根据需要只将涂敷部分所包含的三角面元顶点进行相应的移动,而其余顶点的位置保持不变。利用投影求交法,由原目标的三角面元数据和新生成的涂层三角面元数据即可得到共形FDTD计算所需要的共形网格参数。数值结果验证了方法的正确性和有效性。展开更多
文摘时域有限差分法(finite difference time domain,FDTD)作为一种电磁场仿真计算的常用方法之一,可用于模拟任意场景下电磁波的传播和散射.针对FDTD算法在夫琅禾费衍射教学中的应用进行了探索,利用FDTD Solutions电磁仿真软件模拟了单缝、多边形孔、圆孔3种结构对应的夫琅禾费衍射情景,分析了不同结构的衍射图样和衍射规律.此外,从远场结果出发,定量地给出了单缝衍射和圆孔衍射的衍射图样分布公式,与相应的理论公式一致.基于FDTD方法得到的仿真结果直观地、精确地展示了不同结构夫琅禾费衍射的场分布和光强分布,有助于学生更好地掌握衍射的理论知识、构建清晰的物理图像.
文摘在火炮点火或汽车发动机点火中,微波点火装置已成为热门研究方向之一,其中微波谐振腔点火装置是最基本的点火装置。基于谐振腔这一简单电子器件结构,在传统时域有限差分法(fi⁃nite difference time domain,FDTD)基础上提出一种快速时域有限差分法用来对谐振腔进行电磁仿真。新方法将麦克斯韦旋度方程的差分形式写作矩阵形式,将谐振腔的结构、入射波的频率等信息包含在矩阵中。该方法可以通过求解矩阵幂快速求解从而得到目标时间的瞬时电场值,相较传统FDTD,新方法在长时间仿真谐振腔电场分布具有巨大时间优势。仿真实验表明,对于相同的谐振腔,在仿真时间长度大于100000个时间步长时,该方法的时间效率可提高数倍甚至百倍,仿真结果仍然保持与传统方法的一致性。
文摘提出了一种基于三角面元数据生成涂层目标时域有限差分(finite-difference time domain,FDTD)共形网格的方法。通过将原目标中各三角面元的顶点沿曲面在该点处的法线方向内移(内涂层)或外移(外涂层)所需的厚度,得到一组关于涂层的三角面元数据。其中曲面上各顶点处的法线方向近似等于包围该顶点的各三角面元的单位法向的矢量和。对于局部涂敷的情况,可根据需要只将涂敷部分所包含的三角面元顶点进行相应的移动,而其余顶点的位置保持不变。利用投影求交法,由原目标的三角面元数据和新生成的涂层三角面元数据即可得到共形FDTD计算所需要的共形网格参数。数值结果验证了方法的正确性和有效性。
