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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
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作者 朱嘉慧 吴金荣 +1 位作者 侯倩男 马力 《声学技术》 CSCD 北大核心 2024年第2期163-171,共9页
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... 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。 展开更多
关键词 浅海声传播 时域有限差分 声场预报 时域波形
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基于高阶时域有限差分算法的电磁波传播计算 被引量:6
2
作者 苏卓 谭峻东 +1 位作者 张俊 龙云亮 《电波科学学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第3期431-436,共6页
利用FDTD(2,4)高阶时域有限差分(Finite-Difference Time-Domain,FDTD)算法并结合滑动窗口的思想,对电磁波传播特性进行了仿真计算.采用的高阶FDTD算法在空间上达到四阶精度,与二阶精度的传统FDTD算法相比,在相同每波长采样数的条件下,... 利用FDTD(2,4)高阶时域有限差分(Finite-Difference Time-Domain,FDTD)算法并结合滑动窗口的思想,对电磁波传播特性进行了仿真计算.采用的高阶FDTD算法在空间上达到四阶精度,与二阶精度的传统FDTD算法相比,在相同每波长采样数的条件下,数值色散误差能得到进一步的减少.在源脉冲传播较长距离时,数值色散的减少使得时域下脉冲扩展现象得到改善,滑动子窗口仍然能包含着激励源脉冲的全部信息,从而可更加准确地计算长距离电波传播特性.另外,在相同的数值色散误差容限下,每波长采样数比传统二阶FDTD方法有所减少,从而节省存储空间,加快计算速度. 展开更多
关键词 时域有限差分 高阶 数值色散 电波传播
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一种快速高效二维时域有限元束传播法
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作者 于兵 孙小菡 《东南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第3期385-388,共4页
提出并建立了一种新型的快速分析平面光波光路器件传输特性的2D时域有限元束传播法(FE-TD-BPM)模型.与常规时域差分格式的有限元束传播法相比,在时域实现了一维有限元(FEM)离散化处理,基于完全匹配层(PML)边界条件给出了全有限元离散化... 提出并建立了一种新型的快速分析平面光波光路器件传输特性的2D时域有限元束传播法(FE-TD-BPM)模型.与常规时域差分格式的有限元束传播法相比,在时域实现了一维有限元(FEM)离散化处理,基于完全匹配层(PML)边界条件给出了全有限元离散化模型.为了验证算法的精度以及速度,模拟分析了直脊波导以及波导光栅,并且与已有文献的计算结果进行比较,结果表明,该算法无条件稳定、计算速度快,与常规时域差分格式的有限元束传播法相差在0.002%以内,并节省了约70%的机时. 展开更多
关键词 时域有限传播 平面光波光路 完全匹配层
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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
4
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 有限差分传播 过渡波导 集成光学 曲折角 坡度
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一种高阶辛时域有限差分法的研究 被引量:5
5
作者 赵瑾 徐善驾 吴先良 《电波科学学报》 EI CSCD 2004年第5期569-572,共4页
从电磁场方程的Hamilton函数出发 ,提出了一种基于辛时域积分技术的高阶时域有限差分方法。该方法对时域的离散采用了能够保证系统的相空间体积不变和总能量不变的辛格式 ,对于空间的离散采用中心差分格式。计算结果表明与传统的时域高... 从电磁场方程的Hamilton函数出发 ,提出了一种基于辛时域积分技术的高阶时域有限差分方法。该方法对时域的离散采用了能够保证系统的相空间体积不变和总能量不变的辛格式 ,对于空间的离散采用中心差分格式。计算结果表明与传统的时域高阶差分方法———Runge Kutta法比较 。 展开更多
关键词 高阶时域有限差分 时域积分技术 Runge—Kutta
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对时域有限差分法分析微带贴片天线的某些改进 被引量:2
6
作者 何芒 徐晓文 《微波学报》 CSCD 北大核心 2003年第4期24-29,共6页
采用非分裂式理想匹配层 (UPML)吸收边界条件有效地减小了计算空间 ;使用金属细线算法考察了探针半径对微带天线特性的影响 ;对于输入阻抗及方向图计算中涉及到的晚时响应采用修正的广义函数束方法(GPOF)进行外推插值 ,大大节省了计算时... 采用非分裂式理想匹配层 (UPML)吸收边界条件有效地减小了计算空间 ;使用金属细线算法考察了探针半径对微带天线特性的影响 ;对于输入阻抗及方向图计算中涉及到的晚时响应采用修正的广义函数束方法(GPOF)进行外推插值 ,大大节省了计算时间 ,并使用解析方法有效地减少了离散傅立叶变换的计算量 ;对于采用软激励时时域电压波形不收敛于零的问题提出了一种解决办法 ;比较了有限大及无限大介质衬底对天线特性的影响。计算结果与现有文献及实验数据相比较 。 展开更多
关键词 时域有限差分 微带贴片天线 广义函数 输入阻抗 方向图
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复杂波导元件的时域有限差分法分析 被引量:1
7
作者 王加莹 高本庆 《微波学报》 CSCD 北大核心 1999年第1期16-23,共8页
本文研究如何应用FDTD方法对一些复杂波导元件进行分析。应用子域连接技术,配合PML技术、连接边界法和非正交网格技术等,以波导双T、混合接头环耦合器等波导元件为例,得出这些器件的散射参数。对部分参数作出了测量,计算值和测量值... 本文研究如何应用FDTD方法对一些复杂波导元件进行分析。应用子域连接技术,配合PML技术、连接边界法和非正交网格技术等,以波导双T、混合接头环耦合器等波导元件为例,得出这些器件的散射参数。对部分参数作出了测量,计算值和测量值吻合较好。算法的优点在于计算域小、计算时间缩短、共形性好及子域建模程序具有可移植性等。 展开更多
关键词 时域有限差分 子域连接 波导元件 建模
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复合材料电磁特性的非均匀时域有限差分法分析
8
作者 朱正吼 邱伟娟 《兵器材料科学与工程》 CAS CSCD 2001年第2期30-33,共4页
介绍了用非均匀时域有限差分方法计算复合材料电磁特性问题的基本原理、数学模型、网格划分、边界条件与初始条件等。文章着重针对解决材料结构为各向异性时的电磁特性计算问题。最后 ,利用非均匀时域有限差分方法求解了 [0 0 ]n 玻璃纤... 介绍了用非均匀时域有限差分方法计算复合材料电磁特性问题的基本原理、数学模型、网格划分、边界条件与初始条件等。文章着重针对解决材料结构为各向异性时的电磁特性计算问题。最后 ,利用非均匀时域有限差分方法求解了 [0 0 ]n 玻璃纤维 /环氧树脂层合板在 TEM波入射时的散透射高频电磁波的情况 。 展开更多
关键词 时域有限差分 复合材料 电磁特性 各向异性结构 FD-TD
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一种新型全域时域有限差分法
9
作者 郑阳明 褚庆昕 《微波学报》 CSCD 北大核心 2005年第3期19-22,42,共5页
提出一种基于半导体器件漂移扩散模型并结合交替方向隐式时域有限差分(AD I-FDTD)法的新型全域FDTD法。该方法时间步长的选择取决于数值精度而非稳定性,克服了传统全域FDTD法为了保持数值稳定性,时间步长的选取受限于Courant稳定性条件... 提出一种基于半导体器件漂移扩散模型并结合交替方向隐式时域有限差分(AD I-FDTD)法的新型全域FDTD法。该方法时间步长的选择取决于数值精度而非稳定性,克服了传统全域FDTD法为了保持数值稳定性,时间步长的选取受限于Courant稳定性条件的问题。该方法的复杂度稍微增加,但是通过增加时间步长,减少计算时间、提高计算速度。该方法的主要特点是模拟一个简单的二极管分布开关电路。 展开更多
关键词 时域有限差分 全域 FDTD 漂移扩散模型 时间步长 半导体器件 数值稳定性 稳定性条件 交替方向 非稳定性 数值精度 计算时间 计算速度 开关电路 主要特点 复杂度 二极管
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一种基于积分求导(DQ)的时域有限差分法(TD-FD) 被引量:1
10
作者 钱晓宁 毛军发 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第3期140-141,共2页
本文提出用DQ(DifferentialQuadrature)将Maxwell方程中的部分偏微分进行近似计算 ,从而减少时域有限差分法 (TD FD)算法中的网络节点数目 ,节省计算机的内存 ,提高TD
关键词 时域有限差分 积分求导 信号处理
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非线性器件的时域有限差分法分析 被引量:1
11
作者 蔡鹏 杨雪霞 徐得名 《应用科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2005年第2期136-139,共4页
用时域有限差分法(FDTD)分析了两种非线性集总元件.提出了一种改进的非线性集总网络算法(INL2N),解决了肖特基二极管在FDTD法中轴向占多个网格情况的处理方法;同时给出了分析耿氏二极管的一组实用的FDTD迭代公式;这两种方法的计算结果... 用时域有限差分法(FDTD)分析了两种非线性集总元件.提出了一种改进的非线性集总网络算法(INL2N),解决了肖特基二极管在FDTD法中轴向占多个网格情况的处理方法;同时给出了分析耿氏二极管的一组实用的FDTD迭代公式;这两种方法的计算结果与文献及SPICE结果吻合较好. 展开更多
关键词 非线性器件 时域有限差分(FDTD) 肖特基二极管 FDTD 耿氏二极管 SPICE 网络算 集总元件 处理方 迭代公式 计算结果
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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
12
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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圆形金属波导传输特性的2-D频域有限差分法分析 被引量:3
13
作者 张祺 周希朗 沈文辉 《微波学报》 CSCD 北大核心 2005年第2期12-16,19,共6页
时域有限差分(FDTD)法和频域有限差分(FDFD)法用于处理传输系统的本征值问题非常有效。本文首先基于二维频域有限差分(2 -DFDFD)法,导出圆柱坐标系中2- DFDFD的一般分析公式,并提供了圆波导中不规则划分网格的相应场量表达式;然后将导出... 时域有限差分(FDTD)法和频域有限差分(FDFD)法用于处理传输系统的本征值问题非常有效。本文首先基于二维频域有限差分(2 -DFDFD)法,导出圆柱坐标系中2- DFDFD的一般分析公式,并提供了圆波导中不规则划分网格的相应场量表达式;然后将导出的2- DFDFD分析公式应用于圆波导的传播特性的分析。数值计算结果和理论结果吻合很好,从而证明本文分析思路的正确性。同时,所编制的2- DFDFD程序具有通用性,只要调整边界条件的设置同样适于分析其他柱形金属波导结构。 展开更多
关键词 频域有限差分 传输特性 金属波导 时域有限差分(FDTD) 圆形 本征值问题 圆柱坐标系 传输系统 分析公式 传播特性 公式应用 计算结果 分析思路 波导结构 边界条件 圆波导 表达式 不规则 正确性 通用性 柱形
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有限公式方法在电磁传播过程中的应用 被引量:1
14
作者 朱长江 严登俊 《现代电子技术》 2007年第3期167-169,172,共4页
运用具体算例,证明新型的电磁场数值计算方法———有限公式方法的正确性。运用有限公式方法,又称元胞法,对电磁波的传播过程,包括正弦电磁波在自由空间和介质空间中的传播过程,进行了二维的仿真,并与时域有限差分法的仿真进行了比较。... 运用具体算例,证明新型的电磁场数值计算方法———有限公式方法的正确性。运用有限公式方法,又称元胞法,对电磁波的传播过程,包括正弦电磁波在自由空间和介质空间中的传播过程,进行了二维的仿真,并与时域有限差分法的仿真进行了比较。计算结果表明,与目前数值计算方法相比,在保持同等计算精度的前提下,新方法在计算规模、计算效率等方面,具有明显的优势。计算结果证明:元胞法是正确的,同时也是高效的,他提供了一个新的计算电磁场的思路。 展开更多
关键词 有限公式(元胞) 时域有限差分 电磁场 全局变量
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电磁脉冲作用下地面铺设屏蔽电缆蒙皮电流分布的时域计算方法研究 被引量:13
15
作者 刘顺坤 陈雨生 +2 位作者 孙蓓云 周辉 谢彦召 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第2期283-286,共4页
为克服传输线理论方法求解电磁脉冲电缆耦合问题存在的不足,对电磁脉冲电缆耦合问题进行了时域求解方法的研究。引入了适用于电磁脉冲电缆耦合问题数值求解的基于细线散射的时域有限差分(FDTD)法,将Gedney's PML进行了扩展,使其可... 为克服传输线理论方法求解电磁脉冲电缆耦合问题存在的不足,对电磁脉冲电缆耦合问题进行了时域求解方法的研究。引入了适用于电磁脉冲电缆耦合问题数值求解的基于细线散射的时域有限差分(FDTD)法,将Gedney's PML进行了扩展,使其可以用于各向同性有耗计算域截断问题的处理。利用建立的数值方法,模拟了电磁脉冲作用下地面铺设屏蔽电缆引起的蒙皮感应电流分布规律及波形特征,并利用辐射波电磁脉冲模拟器对该问题进行了实验研究。计算与实验结果在误差范围内的一致性证明了数值结果的可靠性,以及该时域计算方法在处理电磁脉冲电缆耦合问题的可靠性。 展开更多
关键词 时域有限差分(FDTD) 电磁脉冲 屏蔽电缆 传输线理论
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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
16
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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波动方程差分解法对波导螺钉调配器的分析 被引量:9
17
作者 甄蜀春 曹蕾 张继龙 《电波科学学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第1期125-127,共3页
对波动方程差分解法(WEFD:WaveEquationFiniteDifferenceMethod) 进行了研究,提出了一种新的不共点网格形式的WEFD算法,避免了原算法在导体 表面需要插值处理的缺点。将此方法应用于矩形波导螺钉调配器中,所述方法的计 ... 对波动方程差分解法(WEFD:WaveEquationFiniteDifferenceMethod) 进行了研究,提出了一种新的不共点网格形式的WEFD算法,避免了原算法在导体 表面需要插值处理的缺点。将此方法应用于矩形波导螺钉调配器中,所述方法的计 算结果和有限元法软件(HFSS)计算结果较为一致,说明了该方法的有效性。 展开更多
关键词 波动方程 差分 时域有限差分
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高功率微波大气传播数值计算的加速方法 被引量:5
18
作者 唐涛 廖成 +1 位作者 钟选明 赵朋程 《微波学报》 CSCD 北大核心 2010年第1期19-21,26,共4页
用时域有限差分法(FDTD)对高功率微波(HPM)大气传播进行数值仿真时,所要关心的仅是传播目标点HPM波形的分布,而传播过程中每一空间点不需要考虑,所以可将传播空间分段计算,在分段点处需要增加一个吸收边界,并将传播到该点的HPM保存下来... 用时域有限差分法(FDTD)对高功率微波(HPM)大气传播进行数值仿真时,所要关心的仅是传播目标点HPM波形的分布,而传播过程中每一空间点不需要考虑,所以可将传播空间分段计算,在分段点处需要增加一个吸收边界,并将传播到该点的HPM保存下来,作为后继计算空间的源加入到其后一空间步,完成数据传递。通过这样循环处理可以达到节约计算时间和存储内存的目的,从而达到加速计算的目的。 展开更多
关键词 高功率微波 大气传播 时域有限差分 加速方
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室内电波传播特性的FDTD法分析 被引量:2
19
作者 季飞 黄秀轩 +1 位作者 陈芳炯 朱一成 《华南理工大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第4期1-4,共4页
采用二维时域有限差分 (FDTD)法分析了在家具存在情况下无线局域网IEEE80 2 .11b的一个重要工作频段 (2 .4GHz左右 )的室内电波传播特性 .探讨了发射信号为2 .4GHz的连续波时接收信号功率随距离的分布和累积分布概率 ;分析了发射信号为... 采用二维时域有限差分 (FDTD)法分析了在家具存在情况下无线局域网IEEE80 2 .11b的一个重要工作频段 (2 .4GHz左右 )的室内电波传播特性 .探讨了发射信号为2 .4GHz的连续波时接收信号功率随距离的分布和累积分布概率 ;分析了发射信号为宽频带的脉冲波时 ,在视距传输和非视距传输情况下的接收信号的时延 .仿真结果表明 ,由于家具对电波的严重散射 ,在有家具情况下 ,信号功率高于平均值出现的概率小于无家具情况 . 展开更多
关键词 时域有限差分 电波传播特性 累积分布概率
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时域分析钢筋混凝土砖墙对电磁脉冲短径传播的影响 被引量:4
20
作者 秦卫平 丁胜高 张业荣 《南京邮电学院学报(自然科学版)》 EI 2005年第6期12-16,共5页
用时域有限差分法分析了钢筋混凝土砖墙对电磁脉冲传播的影响。考虑到天线对时域脉冲的滤波效应,分析的传播脉冲信号是从一个宽带圆锥柱形天线上数值生成的。计算结果给出了钢筋混凝土砖墙对脉冲信号传播的影响,包括辐射天线产生的脉冲... 用时域有限差分法分析了钢筋混凝土砖墙对电磁脉冲传播的影响。考虑到天线对时域脉冲的滤波效应,分析的传播脉冲信号是从一个宽带圆锥柱形天线上数值生成的。计算结果给出了钢筋混凝土砖墙对脉冲信号传播的影响,包括辐射天线产生的脉冲波形的畸变效应、脉冲穿透钢筋混凝土砖墙时的场型分布、墙面对入射脉冲峰值的反射效应以及反射和透射脉冲的波形。 展开更多
关键词 钢筋混凝土砖墙 电磁脉冲传播 时域有限差分 超宽带通信
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