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fdtd方法

FDTD方法,全稱時域有限差分法,是一種用於模擬電磁場行為的計算方法。它通過直接對麥克斯韋方程進行差分處理,來解決電磁脈衝在電磁介質中的傳播和反射問題。以下是FDTD方法的主要特點和步驟:

基本思想:

空間節點採用Yee元胞的方法,電場和磁場節點在空間和時間上交錯抽樣。

將計算域劃分為總場區和散射場區,通過連線邊界和吸收邊界條件來控制入射波和反射波。

在連線邊界上加入入射波,使得入射波限制在總場區域;在吸收邊界上採用吸收邊界條件,減少反射波的非物理性反射。

離散化處理:

電磁場的電場和磁場分量在空間和時間上交替抽樣離散。

每個電場/磁場分量周圍有四個磁場/電場分量環繞,使得旋度方程直接離散化成差分方程。

電場分量和磁場分量在時間上交替更新。

優點:

由於採用吸收邊界條件,計算可以在有限的空間範圍內進行,降低了對計算機硬體的要求。

相比傳統的波動方程求解方法,計算得到大大簡化。

套用:

處理色散介質的時域有限差分法包括遞歸卷積FDTD方法、輔助方程法、Z變換法、電流密度卷積法等。

通過上述描述,我們可以看到FDTD方法在模擬電磁場行為中的重要性及其在處理複雜電磁問題時的有效性。