基于时域有限差分方法的等离子体鞘套与电磁波相互作用的研究
【学位单位】:西安电子科技大学
【学位级别】:博士
【学位年份】:2018
【中图分类】:V219;V419;O441.4
【部分图文】:
j, k)(i, j, k+1)图2.1 编号为(i,j,k)的 Yee 元胞网格剖视图如图2.1所示,图中Yee元胞的编号为 i , j,k ,与元胞负方向上的角点编号一致。 i , j,k 元胞,共有 12 条棱边和 6 个平面,其中每条棱边为 4 个元胞所共有,每个平面为两个元胞共有。考虑有无穷多个元胞的情况,则对于独立的 i , j,k 元胞,可以看作该元胞仅包含三条棱边和三个平面
21(a)直角坐标表示 (b)极坐标表示图2.2 差分近似后的 c 的各向异性由图 2.2 可知,当 越大,其由离散差分引起的波的各向异性越小,当5 (2-54)时,(2-19)式的高阶离散差分格式引起的各向异性可以忽略。值得注意的是,传统的二阶差分格式所允许的步长可以放宽到 8,比本文所提到的方法更加保守,并且其数值精度没有本文提出的高阶方法精度高。综合以上的讨论,可以看到高阶差分格式不仅在数值精度上有优势,而且在数值引起的各向异性影响更小,得到的条件更加宽松。2.3 色散介质 FDTD 方法非磁化等离子体作为色散介质
西安电子科技大学博士学位论文28图2.3 半径 1m 的等离子体球的 H 面双站散射特性2.4 本章小结本章首先介绍了 FDTD 基本迭代公式,给出了高阶 FDTD 的差分格式,并针对高阶 FDTD(2,4)的时间离散间隔、Courant 稳定性条件、数值色散以及数值各向异性进行了分析,结果表明相比于传统的 FDTD 方法,高阶 FDTD(2,4)不仅在数值精度上有优势,而且在数值引起的各向异性影响更小,得到的条件更加宽松。然后,本章介绍了色散介质 FDTD 方法中的 PLRC-FDTD 方法、ADE-FDTD 方法以及高阶ADE-FDTD(2,4)方法,并分析了各自的特点,并通过计算等离子体的后向散射结果对比分析了 ADE-FDTD 与高阶 ADE-FDTD(2,4)的计算精度,数值结果表明,后者与Mie 理论的计算结果吻合得更好。
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本文编号:2821860
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