随着计算机技术的不断发展,硬件设计难度和工艺成本不断增大,电磁场全波数值仿真已经成为了现代产品和平台开发必需的重要阶段。而随着超大规模、电大结构、复杂电磁材料的广泛使用,传统串行仿真算法实现需要消耗大量计算机资源和时间。因此,基于超大规模计算机平台的高效并行仿真算法逐渐成为数值计算领域的主流实现方案。该博士学位论文主要研究基于时域有限差分(FDTD)方法的电大、复杂材料结构的建模、预处理、仿真和后处理可视化的一体化应用实现,主要创新点可归纳为：1. 提出了可应用于石墨烯的FDTD增强算法,并研究了多种结构的石墨烯频率选择表面在不同外加电场和磁场作用下的频率选择特性和可调性；2. 提出了基于函数语言的FDTD网格剖分新方法,验证了其具有较高的并行效能,并提出了多种FDTD算法优化和加速技术；3.提出了模块化、可扩展的FDTD仿真平台设计框架,技术难点的详细解决方案,并成功将其用于求解多种电磁计算领域的挑战性问题。