复合场人体电磁暴露模拟及算法研究

发布时间：2020-06-23 03:37

【摘要】：随着各种电子和电器设备在生产和生活中的广泛使用,环境电磁暴露日益复杂。人体在这种环境中的健康问题引起了公众的广泛关注。复杂电磁环境通常包含多个辐射源发射的各种模式的电磁波,这种多源复合场引起的生物效应是目前生物电磁学研究的热点问题之一。多源复合场的电磁暴露剂量是进行生物效应研究的前提和基础。以往基于单一平面波的电磁暴露剂量研究显然不能简单地推广到这种复合场上。为此,本文对多源复合场下的人体电磁暴露模拟展开了研究。本文编写了一套基于时域差分算法的程序,支持多个波源从任意方向同时辐照人体模型。在此基础上,详细地研究了不同入射方向,相位差,以及极化方向的多源复合场对人体全身平均SAR的影响。结果发现,人体全身平均SAR随着双波源之间夹角的减小而增大;波源之间的相位差在波源同向入射时对人体全身平均SAR的影响较大,但在相向入射时影响较小;垂直极化的波源模拟得到的人体全身平均SAR普遍更低。考虑到时域差分算法在实际应用过程中的局限性,论文的后半段探索和研究了一些先进算法。主要有以下两个方面:针对传统FDTD算法精度限制的问题,我们在PSTD算法基础上提出了PSTD_TT算法。通过在时域上引入泰勒展开算法,使PSTD算法在时域和空域上达到精度匹配。几个数值算例论证了该算法在电磁场领域应用的可靠性。针对FDTD算法仅能处理规则网格的限制,我们探索了处理不规则网格有优势的DGTD算法,以及简化质量矩阵的近似算法WeightAdjusted。分别从精度,内存,性能等角度,比较了Weight-Adjusted算法与MassLumping算法之间的差异。本文的创新点在于编写了一套支持多源复合场模拟的程序,研究了不同多源复合场对人体电磁暴露剂量的影响,并进行了相关的算法探索。
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R594.8
【图文】：

图 1 人体模型（男性左、女性右）Figure 1 Human model（MALE（left），FEMALE（right））考虑人体姿势带来的影响，不同的工作生活情景会导致人们不同的姿

图 2 不同姿势的人体模型Figure 2 Human model in different postures年龄的因素，人体各个年龄阶段的体型与体脂率都可能会引起

【参考文献】

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本文编号：2726737