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时域有限差分法在夫琅禾费衍射教学中的应用: 2025年; 时域有限差分法(finite difference time domain,FDTD)作为一种电磁场仿真计算的常用方法之一,可用于模拟任意场景下电磁波的传播和散射.针对FDTD算法在夫琅禾费衍射教学中的应用进行了探索,利用FDTD Solutions电磁仿真软件模拟了单缝、多边形孔、圆孔3种结构对应的夫琅禾费衍射情景,分析了不同结构的衍射图样和衍射规律.此外,从远场结果出发,定量地给出了单缝衍射和圆孔衍射的衍射图样分布公式,与相应的理论公式一致.基于FDTD方法得到的仿真结果直观地、精确地展示了不同结构夫琅禾费衍射的场分布和光强分布,有助于学生更好地掌握衍射的理论知识、构建清晰的物理图像.; 胡莎王超李佳慧于景新李晓东; 关键词：时域有限差分法夫琅禾费衍射衍射图样

一种适用于嵌入式导电薄层的高阶电磁波混合时域有限差分-时程精细积分法: 2025年; 应用单一时域数值方法,在面对嵌入式导电薄层一类多尺度问题时,都面临着建模极为困难的挑战。该文提出了一种基于时域有限差分(FDTD)法和高阶时程精细积分(PITD)法的电磁波混合数值方法。该方法对导电薄层外部进行粗网格剖分并应用FDTD法,而对薄层内部进行一维细网格剖分并应用四阶PITD法,以实现不同网格尺度的同步时间推进。为了实现粗细网格之间的信息交换,在PITD域中引入过渡区域并应用二阶PITD法,通过等效本构参数来更新交界面处的切向电场。分析了该混合算法的数值稳定性和数值反射,并通过典型数值算例验证了所提方法的有效性和准确性。; 马亮马西奎迟明珺向汝朱晓杰; 关键词：时域有限差分法矩阵指数

基于时域有限差分的地下管线探测数值模拟: 2025年; 探地雷达作为一种无损检测手段广泛应用于地下管线探测,能快速探测到地下管线的位置、埋深及管径情况,给工程施工带来极大便利。然而高频雷达波波长短、介质吸收强烈,使得探测剖面较为复杂,探地雷达对地下管线的探测效果也因管线材质和天线频率而不同。为了提高探测的效果和解释的准确性,采用基于时域有限差分的gprMax开源代码对地下管线探测进行数值模拟。在天线频率400 MHz,圆管埋深0.9 m工况下,对不同管线材质进行仿真,结果显示,金属圆管反射电场强度是PVC圆管反射的两倍。说明当管线材质与周围介质介电常数差异大时,反射波能量强,雷达剖面结构更清晰。分别对400、900和1500 MHz天线频率进行仿真,结果表明雷达图的分辨力随着天线频率增加而提升。最后对管内介质分别为空气和水的工况进行仿真,在天线频率400 MHz工况下,管内介质为水的雷达图呈现3个明显的双曲线,管内介质为空气的雷达图值呈现1个明显的双曲线,说明电磁波在水中的能量衰减比空气中少。; 吕雅琪程晓文饶奔煌许耀凯罗旖琦; 关键词：时域有限差分地下管线探地雷达数值模拟

基于任意高阶时域有限差分方法的局部时间步进方法: 本发明公开了一种基于任意高阶时域有限差分方法的局部时间步进方法，利用任意高阶时域有限差分方法实现电磁场采用不同时间步长进行迭代。本发明可以有效地解决传统时域有限差分方法在分析多尺度问题时效率低的难题。本发明编程简单，具有...; 包华广李骏丁大志张天成樊振宏

微波谐振腔点火装置快速时域有限差分法仿真: 2024年; 在火炮点火或汽车发动机点火中,微波点火装置已成为热门研究方向之一,其中微波谐振腔点火装置是最基本的点火装置。基于谐振腔这一简单电子器件结构,在传统时域有限差分法(fi⁃nite difference time domain,FDTD)基础上提出一种快速时域有限差分法用来对谐振腔进行电磁仿真。新方法将麦克斯韦旋度方程的差分形式写作矩阵形式,将谐振腔的结构、入射波的频率等信息包含在矩阵中。该方法可以通过求解矩阵幂快速求解从而得到目标时间的瞬时电场值,相较传统FDTD,新方法在长时间仿真谐振腔电场分布具有巨大时间优势。仿真实验表明,对于相同的谐振腔,在仿真时间长度大于100000个时间步长时,该方法的时间效率可提高数倍甚至百倍,仿真结果仍然保持与传统方法的一致性。; 余建华白志刚李有文; 关键词：微波谐振腔电磁仿真点火装置

一种基于时域有限差分法和卷积神经网络的数字编码超表面响应特性自动预测方法: 本发明公开了一种基于时域有限差分法和卷积神经网络的数字编码超表面响应特性自动预测方法，包括：随机生成多组由数字0/1组成的代表超表面几何特征的0/1矩阵，并设置光场信息和仿真参数；根据0/1矩阵建构对应超表面的时域有限差...; 杜禹辰张杰铭刘宇瀚蒋卫祥

基于时域有限差分法的探地雷达数值模拟及在隧道超前地质预报中的应用: 2024年; 为准确识别探地雷达反射波形特征,笔者采用有限差分方法分别建立岩溶、岩性接触带以及断层破碎带模型,模拟隧道超前地质预报中遇到的典型不良地质体。通过分析其反射波波形特征,对比了西康高铁以及新西成铁路工程实例中岩溶和断层破碎带预报结果,结果表明模拟的雷达波形特征可以作为探地雷达预报典型不良地质构造时参考的波性特征,可以提高预报结果的准确性。; 阎渊柴伦炜黄勇付伟付伟王朋; 关键词：探地雷达时域有限差分不良地质体超前地质预报

柱坐标系下浅海传播声场时域有限差分预报方法被引量：1: 2024年; 直角坐标系下的时域有限差分方法在水声传播仿真时由于计算量太大而较少应用。文章利用时域有限差分方法推导了柱坐标系下的声波方程的近似表达式,结合复频移完全匹配层建立浅海声传播模型,在减少计算量的同时准确预报了传播信号声压的时域波形、传播声场的时空演变过程以及频域传播损失曲线。在柱坐标系下使用时域有限差分方法仿真Pekeris传播环境声场并与简正波和波数积分模型进行对比,分析了时域有限差分水声传播模型的适用范围。结果表明,时域有限差分方法仿真浅海中近程传播声场精度较高。模型的稳定性与时间和空间网格大小有关,声源频率越高,空间和时间网格划分越小,计算量越大。数值离散带来的频散误差累积会导致远场传播声场计算不准确,因此时域有限差分水声传播模型更适用于低频中近程声场计算。; 朱嘉慧吴金荣侯倩男侯倩男; 关键词：时域有限差分

基于时域有限差分法的等离激元耦合模式特性研究: 表面等离激元具有超越衍射极限的空间局域特性和近场增强效应,使其在近场成像、生物探测、光伏等领域具有重要应用潜力。复合金属纳米结构产生的耦合等离激元效应能够进一步提供结构形状、材料、尺度等共振调控自由度。本文从二聚体结构出...; 陈九野; 关键词：时域有限差分法

空间滤波--时域有限差分方法在多物理仿真中的应用: 近年来，随着现代电子信息技术的快速发展，一些纳米尺度结构如纳米级半导体器件和新型低维材料相继出现，促使集成电路中的电子元器件特征尺度逐渐缩减到了纳米量级，单位体积内物质储存与数据处理的能力达到了百万倍的增长，极大的推动了...; 潘攀; 关键词：集成电路时域有限差分空间滤波薛定谔方程

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