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三维标量有限差分波束传输法确定多模波导模场 被引量:5
1
作者 严朝军 《三峡大学学报(自然科学版)》 CAS 2006年第1期87-89,共3页
标量三维交替方向隐式FD-BPM是分析波导器件的有效方法,利用这种方法分析多模波导器件的模传播常数及模场分布.以Ti:LiNbO3多模波导作为算例,给出此方法的公式体系以及计算结果.
关键词 交替方向 有限差分波束传输 多模 导模
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大地电磁法三维交错采样有限差分数值模拟 被引量:102
2
作者 谭捍东 余钦范 +1 位作者 John Booker 魏文博 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2003年第5期705-711,共7页
系统地论述了大地电磁三维交错采样有限差分数值模拟算法实现过程中交错网格剖分、积分公式离散化、边界条件、方程组求解、三维张量阻抗的计算等内容 .由于提出了简洁的边界条件 ,采用了解大型系数矩阵方程组的双共轭梯度稳定解法 ,所... 系统地论述了大地电磁三维交错采样有限差分数值模拟算法实现过程中交错网格剖分、积分公式离散化、边界条件、方程组求解、三维张量阻抗的计算等内容 .由于提出了简洁的边界条件 ,采用了解大型系数矩阵方程组的双共轭梯度稳定解法 ,所实现的三维交错采样有限差分数值模拟算法具有迭代收敛稳定、计算精度高、速度快等特点 .通过两个理论模型的计算结果检验了算法的正确性和计算精度 .所实现的三维交错采样有限差分数值模拟算法为研究三维反演问题奠定了基础 . 展开更多
关键词 大地电磁 交错采样有限差分 三维正演 双共轭梯度稳定解 边界条件
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半矢量有限差分波束传输法求解多模波导模场 被引量:1
3
作者 严朝军 李海军 +1 位作者 彭文标 万均力 《三峡大学学报(自然科学版)》 CAS 2008年第2期70-72,105,共4页
三维波导的模场具有偏振特性(TE或TM模),针对三维脊型光波导模场的偏振相关性,对于不同偏振方向的模场构造满足不同边界连续性条件的差分格式,结合交替方向隐式FD-BPM来处理三维波导问题,分析了多模脊型光波导的模场,得到各阶导模的模... 三维波导的模场具有偏振特性(TE或TM模),针对三维脊型光波导模场的偏振相关性,对于不同偏振方向的模场构造满足不同边界连续性条件的差分格式,结合交替方向隐式FD-BPM来处理三维波导问题,分析了多模脊型光波导的模场,得到各阶导模的模传播常数和模场分布.利用该方法得到的模场可以基于同一套空间差分网格而直接用于波导器件的FD-BPM功能模拟,避免为了分析波导模场而去寻求另外的方法. 展开更多
关键词 集成光学 多模波导 偏振 有限差分 波束传输 脊波导
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三维有限差分光束传输法在AWG中的应用
4
作者 吴薇 刘辛 陈婷 《光通信研究》 北大核心 2008年第1期57-58,64,共3页
文章以亥姆赫兹方程为基础,推导了三维有限差分光束传输法(FD-BPM),并在阵列波导光栅模拟计算中采用该方法对光场在阵列波导中的传输过程进行了计算和模拟。结果表明,采用三维FD-BPM可提高计算精度。另外由于三维FD-BPM对纵向步长不敏感... 文章以亥姆赫兹方程为基础,推导了三维有限差分光束传输法(FD-BPM),并在阵列波导光栅模拟计算中采用该方法对光场在阵列波导中的传输过程进行了计算和模拟。结果表明,采用三维FD-BPM可提高计算精度。另外由于三维FD-BPM对纵向步长不敏感,可通过加大步长来减少计算时间,在提高精度的同时,不影响计算时间。 展开更多
关键词 三维有限差分光束传输 亥姆赫兹方程 阵列波导光栅
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基于有限差分束传播法的Mach-Zehnder型波导电光调制器的模拟设计 被引量:7
5
作者 赵文怡 金国良 +2 位作者 应再生 戴蓓兴 戴海平 《光子学报》 EI CAS CSCD 1998年第2期156-161,共6页
针对掺钛铌酸锂MachZehnder型波导电光调制器的结构及折射率分布,运用有限差分束传播方法(FDBPM)进行模拟计算,取得了二维情况下的最佳设计尺寸在此基础上,把所得的设计结果与原有的用快速傅里叶束传播方法... 针对掺钛铌酸锂MachZehnder型波导电光调制器的结构及折射率分布,运用有限差分束传播方法(FDBPM)进行模拟计算,取得了二维情况下的最佳设计尺寸在此基础上,把所得的设计结果与原有的用快速傅里叶束传播方法(FFTBPM)所得的结果进行比较和分析结果显示,运用有限差分束传播方法不仅取得了预期的结果,而且,这种方法比原有的快速傅里叶束传播方法更快捷和方便。 展开更多
关键词 波导电光调制器 有限差分 传播 光波导
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基于有限差分光束传播法的过渡波导功耗分析 被引量:3
6
作者 潘卫清 何对燕 +1 位作者 李志宏 董勤 《光通信研究》 北大核心 2003年第6期62-65,共4页
为了在既定尺寸下减小斜坡波导和弯曲波导的功耗,设计了4种过渡波导形状函数,用有限差分光束传播法(FD BPM)进行了模拟分析,发现过渡波导形状的选取与坡度和曲折角存在条件关系,并给出了条件表达式和详细说明.
关键词 有限差分光束传播 过渡波导 集成光学 曲折角 坡度
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基于双向有限差分抛物方程法的海洋环境电波传播研究 被引量:4
7
作者 唐琳婧 王昆 《电波科学学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第3期404-413,共10页
采用双向抛物方程(two-way parabolic equation,2WPE)法来预测复杂海洋环境中的电波传播特性,用双向有限差分(two-way finite-difference,2WFD)法求解2WPE,考虑了海岛等不规则地形引起的电波后向传播和大气波导的影响,并在前向和后向电... 采用双向抛物方程(two-way parabolic equation,2WPE)法来预测复杂海洋环境中的电波传播特性,用双向有限差分(two-way finite-difference,2WFD)法求解2WPE,考虑了海岛等不规则地形引起的电波后向传播和大气波导的影响,并在前向和后向电波传播预测中引入一种改进的分形海面模型来模拟起伏波动的实际海面边界,且能模拟海面的大尺度浪涌特性和毛细波细微结构特性.在典型的数值算例中,我们将采用改进分形模型处理海面边界时计算得到的双向电波传播因子和采用Miller-Brown模型处理海面边界时计算得到的双向电波传播因子进行对比和分析,数值分析结果表明,在相同风速条件下,采用改进分形模型处理海面边界时计算得到的双向电波传播因子波动更剧烈,能更准确地反映出实际起伏波动海面对电磁波传播的影响. 展开更多
关键词 电磁波传播 双向抛物方程(2WPE) 双向有限差分(2WFD) 改进分形模型
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基于有限差分光束传播法的过渡波导功耗分析
8
作者 潘卫清 何对燕 +1 位作者 李志宏 董勤 《应用光学》 CAS CSCD 2003年第5期8-10,19,共4页
 为了在既定尺寸下减小斜坡波导和弯曲波导的功耗,设计了4种过渡波导形状函数。用有限差分光束传播法(FD BPM)进行了模拟分析,发现过渡波导形状的选取与坡度和曲折角存在条件有关,并给出了条件表达式及其详细说明。
关键词 光波导 有限差分光束传播 集成光学 过渡波导形状函数 斜坡波导 弯曲波导 功耗分析
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地-井瞬变电磁三维交错网格有限差分正演及响应特性 被引量:5
9
作者 李大俊 翁爱华 +3 位作者 杨悦 李斯睿 李建平 李世文 《吉林大学学报(地球科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期1552-1561,共10页
为了研究地-井瞬变电磁响应特征,获得不同井位低阻薄板异常体的响应规律:首先采用交错网格有限差分技术离散二次场满足的频率域赫姆霍兹方程;然后结合虚框叠加等效和虚拟界面法将发射源和接收位置扩展到任意层位,解决了全空间背景格林... 为了研究地-井瞬变电磁响应特征,获得不同井位低阻薄板异常体的响应规律:首先采用交错网格有限差分技术离散二次场满足的频率域赫姆霍兹方程;然后结合虚框叠加等效和虚拟界面法将发射源和接收位置扩展到任意层位,解决了全空间背景格林函数的计算问题;之后利用MUMPS求解器求解频率域二次场,再经过余弦变换,获得井中任意位置的瞬变电磁响应;最后采用三维模型对本文算法的正确性进行验证,设计了均匀半空间和嵌入低阻薄板的三维模型,获得垂直磁场的三维分布,分析均匀导电半空间中低阻薄板对地-井瞬变电磁三维响应的影响特点。结果表明:本文三维地-井瞬变电磁计算方案的计算精度与前人基本相同;水平导电薄板的存在主要影响板体附近及穿过薄板的井中瞬变响应,最大的特点是在异常体位置附近的中期时间道响应出现变号现象。本文的研究为定性解释地-井瞬变电磁法异常提供一个技术手段,也为地-井瞬变电磁三维反演奠定基础。 展开更多
关键词 地-井瞬变电磁 三维正演 有限差分 余弦变换 虚拟界面
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三维正交各向异性介质三分量高精度有限差分正演模拟 被引量:18
10
作者 张文生 宋海斌 《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 2001年第4期422-432,共11页
三维各向异性正演模拟是研究各向异性介质中波场传播规律的重要方法。本文就三维正交各向异性介质给出了一种快速精确的有限差分正演方法。该方法采用了4阶精度的空间差分格式和2阶精度的时间差分格式,这既要提高了精度,也不增加过... 三维各向异性正演模拟是研究各向异性介质中波场传播规律的重要方法。本文就三维正交各向异性介质给出了一种快速精确的有限差分正演方法。该方法采用了4阶精度的空间差分格式和2阶精度的时间差分格式,这既要提高了精度,也不增加过多计算量;另外还结合通量校正法来克服数值频散,使计算能以较大的网络步长进行,在减少了计算量的同时,还提高了精度。对边界反射,文中提出了一种简单实用的三维各向异性吸收边界条件,易于编程,且吸收效果明显;对数值计算的稳定性问题也作了一般讨论。数值算例验证了本文方法的正确性和有效性,并表明它具有精度高和边界吸收明显的优点。该方法不但可以用来合成三维各向异性介质的共炮点记录、VSP三分量记录及零偏移距地震记录,而且还适用于其他各种类型的波场正演。 展开更多
关键词 地震勘探 三维正演模拟 正交各向异性 有限差分 通量校正 三分量记录 零偏移距
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三维表层有限差分层析成像 被引量:4
11
作者 王守东 《勘探地球物理进展》 2003年第4期252-254,共3页
利用三维地震资料中的大炮初至 ,对三维复杂地表模型给出了一种表层层析成像方法。正演采用快速的有限差分求解程函方程的方法求取旅行时 ,利用旅行时的负梯度方向求取射线路径。考虑到三维模型反演具有计算量大 ,需要巨大内存的特点 ,... 利用三维地震资料中的大炮初至 ,对三维复杂地表模型给出了一种表层层析成像方法。正演采用快速的有限差分求解程函方程的方法求取旅行时 ,利用旅行时的负梯度方向求取射线路径。考虑到三维模型反演具有计算量大 ,需要巨大内存的特点 ,反演采用一种拟梯度法 ,可以节省内存及计算量。数值模拟结果验证了方法的有效性。 展开更多
关键词 地震勘探 数值模拟 层析成像 地震波传播 三维表层 有限差分
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2022年3月16日日本近海7.4级地震地震动场三维有限差分模拟 被引量:3
12
作者 李春果 王宏伟 +2 位作者 温瑞智 强生银 任叶飞 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2022年第5期9-17,共9页
2022年3月16日,日本本州东岸近海发生7.4级地震,强烈的地面运动造成了严重的工程结构破坏及经济损失。为深入了解此次地震的地震动特征,采用精细化的三维速度结构模型及震源运动学破裂初步反演结果,利用交错网格有限差分法模拟了此次地... 2022年3月16日,日本本州东岸近海发生7.4级地震,强烈的地面运动造成了严重的工程结构破坏及经济损失。为深入了解此次地震的地震动特征,采用精细化的三维速度结构模型及震源运动学破裂初步反演结果,利用交错网格有限差分法模拟了此次地震中地震波的传播过程,给出了地震动场的数值模拟结果,并与研究区域内K-NET台站记录的观测记录进行对比。模拟速度波场快照表明研究区域内地震波的传播过程十分复杂,海底界面复杂的散射波显示地震波在海底高速介质与表层介质间的多次反射;关东、新潟等地区的区域放大效应体现了深厚沉积层是影响地震动的重要因素;平行于断层迹线的部分台站的观测与模拟速度时程波形具有较为一致的波形与幅值。模拟与观测记录的地面峰值速度空间分布特征较为相似,近断层台站模拟记录的水平向峰值地面速度约2~8 cm/s,普遍小于观测记录峰值(约6~20 cm/s),可能与采用的三维速度结构模型中低速海水层的吸收作用有关。 展开更多
关键词 日本近海7.4级地震 三维有限差分 地震动模拟 地震波传播
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基于MW-FDTD与树木精细模型的树林电波传播研究 被引量:1
13
作者 刘健明 陈鹏 +2 位作者 杨永钦 苏婷 迟阔 《电波科学学报》 北大核心 2025年第3期559-566,共8页
随着城市低空经济的提出和发展,对城市无线通信信道精细化建模仿真提出了更高的要求。特别是在无人机等应用场景中,城市树林环境对电波传播的影响不可忽略。本文首先提出了树木精细建模方法,相较于传统的树木近似建模方法,所提方法能够... 随着城市低空经济的提出和发展,对城市无线通信信道精细化建模仿真提出了更高的要求。特别是在无人机等应用场景中,城市树林环境对电波传播的影响不可忽略。本文首先提出了树木精细建模方法,相较于传统的树木近似建模方法,所提方法能够更精确地描述树木特征;其次,引入向量化滑动窗时域有限差分(moving window finite-difference time-domain,MW-FDTD)方法,提高了树林电波传播问题的计算效率;最后,针对两类典型城市植被环境,进行了树林电波传播测量,并将测量数据与数值仿真结果进行了对比。数据对比结果表明,与传统MW-FDTD相比,向量化MW-FDTD具有更高的计算效率;与树木近似模型相比,树木精细模型的仿真结果与实测数据的均方根误差更小。 展开更多
关键词 传播模型 时域有限差分(FDTD) 滑动窗 树木模型 电波传播特性
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起伏层状介质中曲线网格有限差分法与射线法波场模拟对比研究 被引量:2
14
作者 杨尚倍 白超英 何雷宇 《地震学报》 CSCD 北大核心 2016年第6期854-868,共15页
针对处理起伏地表(或含地下不规则波阻抗界面)条件下发展起来的地震波场数值模拟算法的模拟结果与解析解(大多数情形下无法得到)无法进行对比,且其有效性和正确性难以验证的情况,本文提出了一种可以相互验证波场数值模拟结果与射线追踪... 针对处理起伏地表(或含地下不规则波阻抗界面)条件下发展起来的地震波场数值模拟算法的模拟结果与解析解(大多数情形下无法得到)无法进行对比,且其有效性和正确性难以验证的情况,本文提出了一种可以相互验证波场数值模拟结果与射线追踪数值模拟结果的正确性和有效性的佐证方法,验证了参考射线追踪法.其中,波场数值模拟中采用曲线网格DRP/opt MacCormack有限差分法,射线追踪模拟则采用分区多步三角网格最短路径算法.通过系统对比上述两种方法得到的波场快照、单炮地震记录,以及合成理论地震图的结果显示,本方法相互作证了两种方法所得结果的正确性和有效性.双层和三层起伏层状模型的对比分析结果表明,这种方法不但可以加深理解地震波在复杂介质中的传播规律,同时射线法的引入为清晰识别和标定地震波场数值模拟中各种不同震相提供了一种便捷的途径. 展开更多
关键词 分区多步三角网格最短路径 曲线网格有限差分 地震波传播 数值模拟 起伏层状介质
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用于模拟方向耦合器的显式差分光束传播法
15
作者 韩雁 乐小云 陈才和 《天津师范大学学报(自然科学版)》 CAS 2002年第3期42-45,共4页
探讨了用于模拟方向耦合器的显式差分光束传播法 (EFD- BPM) ,引用了一种用于模拟的三维差分格式 ,使用谐波分析法证明了其稳定条件 ,并以此格式进行了计算模拟方向耦合器的光耦合过程 .
关键词 模拟方向耦合器 显式差分光束传播 三维差分格式 光耦合过程 数值计算 光波导
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三维光波导器件设计中的多重网格法FD-BPM 被引量:2
16
作者 肖悦娱 林青春 何赛灵 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第5期559-562,共4页
将一种高效的数值计算方法—多重网格法引入到三维有限差分波束传播法 (FD BPM)中 计算了均匀介质内定向高斯波在不同角度时的传播问题 ,并与解析法的结果进行了比较 最后计算了矩形波导的传播模式 ,并与交替方向迭代法BPM计算的结果... 将一种高效的数值计算方法—多重网格法引入到三维有限差分波束传播法 (FD BPM)中 计算了均匀介质内定向高斯波在不同角度时的传播问题 ,并与解析法的结果进行了比较 最后计算了矩形波导的传播模式 ,并与交替方向迭代法BPM计算的结果进行了比较 证实了此方法的可靠性 ,而且这种方法大大提高了广角三维FD BPM的计算速度 。 展开更多
关键词 三维光波导器件 设计 多重网格 FD—BPM 数值计算 三维有限差分波束传播法 定向高斯波
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老空水全空间瞬变电磁法探测三维数值模拟研究 被引量:24
17
作者 于景邨 常江浩 +2 位作者 苏本玉 蒋宗霖 周嗣辉 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2015年第1期95-99,103,共6页
为准确探测掘进工作面前方老空水赋存情况,采用三维时域有限差分法,对老空水的全空间瞬变电磁响应进行了数值模拟。结果表明:当发射回线法线与巷道掘进方向一致时,位于巷道掘进方向的老空水比两侧位置的磁场对时间导数曲线幅值更大,对... 为准确探测掘进工作面前方老空水赋存情况,采用三维时域有限差分法,对老空水的全空间瞬变电磁响应进行了数值模拟。结果表明:当发射回线法线与巷道掘进方向一致时,位于巷道掘进方向的老空水比两侧位置的磁场对时间导数曲线幅值更大,对应视电阻率曲线形态相同、极小值更低、响应时间更早;老空水距离巷道掘进工作面远近和体积大小不同,其磁场对时间导数曲线和对应视电阻率曲线特征与不同位置老空水响应特征相似,但前者视电阻率曲线极小值差异更明显。通过实际应用,其探测结果与后期钻探验证基本吻合,表明井下瞬变电磁法是探查老空水非常有效方法之一。 展开更多
关键词 老空水 矿井瞬变电磁 三维 数值模拟 时域有限差分
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以改进的混合方法预测室外到室内的电波传播 被引量:7
18
作者 黄永明 吕英华 +2 位作者 徐立 张洪欣 冯晓俊 《电波科学学报》 EI CSCD 2003年第4期428-432,共5页
采用了理想匹配吸收层技术改进了了基于衍射几何射线法(GTD)与时域有限差分法(FDTD)的混合方法,改进后的方法使计算结果比基于Mur吸收边界条件的混合法更精确更具有稳定性。该方法可作为一种移动通信系统设计方法的新选择;利用该方法研... 采用了理想匹配吸收层技术改进了了基于衍射几何射线法(GTD)与时域有限差分法(FDTD)的混合方法,改进后的方法使计算结果比基于Mur吸收边界条件的混合法更精确更具有稳定性。该方法可作为一种移动通信系统设计方法的新选择;利用该方法研究了由室外到室内的电波传播预测,给出了计算结果和传播规律性。 展开更多
关键词 电波传播 理想匹配吸收层 衍射几何射线 时域有限差分 移动通信
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预应力管桩反射波法的三维波场分析 被引量:2
19
作者 陶俊 刘东甲 +2 位作者 柯宅邦 卢志堂 刘华瑄 《合肥工业大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2015年第2期226-231,共6页
文章建立了管桩的三维动力学模型,运用柱坐标下的弹性波动方程求解自由管桩的动力响应;利用交错网格有限差分法编制相应程序,通过数值计算得到桩身各点在不同时刻的振动速度;探讨了完整桩在竖向激振力作用下的瞬态动力响应,绘制管桩低... 文章建立了管桩的三维动力学模型,运用柱坐标下的弹性波动方程求解自由管桩的动力响应;利用交错网格有限差分法编制相应程序,通过数值计算得到桩身各点在不同时刻的振动速度;探讨了完整桩在竖向激振力作用下的瞬态动力响应,绘制管桩低应变动测的三维波场图;研究管桩的三维干扰效应,阐明了应力波在管桩中的传播理论,直观地显示管桩中除纵波外还存在横波和面波。模型桩实验实测曲线上的信号均能与数值模拟所得波场图一一对应,说明了数值模拟的正确性。文中还比较了不同纵向线上各点的干扰情况,直观地验证了90°为较理想的传感器安装点。 展开更多
关键词 管桩 反射波 有限差分 三维波场
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瞬变电磁法三维模拟计算研究进展 被引量:13
20
作者 薛国强 常江浩 +1 位作者 雷康信 陈康 《地球科学与环境学报》 CAS 北大核心 2021年第3期559-567,共9页
瞬变电磁法应用于矿产资源、环境工程等领域。目前主流的瞬变电磁三维正演模拟方法包括积分方程法、有限差分法、有限体积法和有限元法。随着观测环境的复杂化以及探测精度要求的提高,有必要研究瞬变电磁法高精度三维模拟计算,以便推动... 瞬变电磁法应用于矿产资源、环境工程等领域。目前主流的瞬变电磁三维正演模拟方法包括积分方程法、有限差分法、有限体积法和有限元法。随着观测环境的复杂化以及探测精度要求的提高,有必要研究瞬变电磁法高精度三维模拟计算,以便推动数据处理解释方法的进步。本文系统介绍了瞬变电磁三维正演计算研究进展,分析了准静态差分方程的构建和发射源的加载及边界的处理等有限差分法的关键技术,厘定出空间和时间离散以及大型线性方程组的求解等有限元法的难题。瞬变电磁数值模拟今后的发展方向是深入开展近源情况下受场源效应、复杂地形、极化效应等影响的三维模拟,以及特殊场情况下的多源多分量响应计算,为瞬变电磁法精细探测提供理论支撑。 展开更多
关键词 瞬变电磁 三维计算 有限差分 有限 快速精细模拟 准静态方程 场源效应 极化效应
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