HIE-FDTD方法的基本理論、運(yùn)用和發(fā)展
關(guān)鍵詞：計(jì)算電磁學(xué) 時(shí)域有限差分方法 混合顯隱式差分
摘要：時(shí)域有限差分(finite-difference time-domain,FDTD)方法是一種應(yīng)用廣泛的時(shí)域電磁計(jì)算方法,但由于需滿足Courant-Friedrich-Levy時(shí)間穩(wěn)定性條件,因此該方法的時(shí)間步長(zhǎng)由模擬空間的最小網(wǎng)格尺寸所決定,導(dǎo)致在模擬具有精細(xì)結(jié)構(gòu)的電磁問題時(shí),計(jì)算效率非常低。為了克服該缺點(diǎn),研究者們提出了混合顯隱式時(shí)域有限差分(hybrid implicit-explicit finite- difference time-domain, HIE-FDTD)方法。HIE-FDTD方法在沿精細(xì)結(jié)構(gòu)所在方向上采用混合顯隱式差分,可以避免精細(xì)網(wǎng)格對(duì)時(shí)間步長(zhǎng)的限制,在模擬沿一個(gè)方向具有精細(xì)結(jié)構(gòu)的電磁問題時(shí),與FDTD方法相比,具有更高的計(jì)算效率。分析了HIE-FDTD方法的基本公式、時(shí)間穩(wěn)定性條件和色散誤差,闡述了HIE-FDTD方法的連接邊界、吸收邊界和周期邊界等邊界條件,介紹了HIE-FDTD方法的應(yīng)用和發(fā)展?fàn)顩r。
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