基于FDTD算法的非均匀网格及共形网格技术的研究

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随着现代社会的进步,电磁技术应用的范围越来越广,电磁相关理论的发展也越来越快。计算机技术的快速发展,更使计算电磁学得到了快速的发展。其中,时域有限差分法凭借其独特的优点和性能在越来越多的领域得到重视和应用,而基于FDTD算法的电磁仿真软件也得到有效的发展。本文主要工作是研究FDTD算法的非均匀网格技术和共形网格技术;推导非均匀网格算法的具体公式,对共形网格进行理论研究;通过MATLAB GUI功能编写各仿真模块数据结构,实现数据输入界面和仿真结果可视化的功能;运用MATLAB GUI开发系统完成电磁仿真工程中的各功能模块,实现一个简单的电磁仿真软件。本文首先对时域有限差分算法进行了回顾,包括时域有限差分法的一般差分方程、数值色散特性、稳定性条件和吸收边界条件等。紧接着对非均匀网格的差分方程进行了推导,并对非均匀网格的稳定性、数值色散及吸收边界条件进行了研究。再接着介绍了理想导体共形网格技术和介质表面共形网格技术。最后介绍了MATLAB的GUI功能,并依据GUI编程,开发了电磁仿真软件。通过对目标物体的近场仿真分析和对不同形状物体的网格剖分,说明此软件的可行性、可靠性。
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