時(shí)域有限差分法中復(fù)頻率偏移完全匹配層的算法研究.pdf

1、1966年，由K.S.Yee首次提出了時(shí)域有限差分法(FDTD)。吸收邊界條件作為FDTD方法中的重要組成部分一直備受關(guān)注，并不斷研究發(fā)展。目前，在所有的吸收邊界條件中，完全匹配層(PML)的效果最理想、應(yīng)用最廣泛。PML的基本原理是，在FDTD計(jì)算域的截?cái)噙吔缣幵O(shè)置特殊的介質(zhì)層，該介質(zhì)層的波阻抗能完全匹配相鄰介質(zhì)的波阻抗，并且與外行電磁波的頻率、入射角以及極化無(wú)關(guān)，所以入射波將可以無(wú)反射地穿過(guò)截?cái)嗟姆纸缑孢M(jìn)入PML層。并且，PML層是

2、有耗的介質(zhì)，因此能夠迅速地衰減進(jìn)入其中的透射波。PML的發(fā)展歷程中有三種方案:Berenger的分裂場(chǎng)完全匹配層，拉伸坐標(biāo)完全匹配層(SC-PML)以及各向異性完全匹配層(UPML)。近年來(lái)，由于復(fù)頻率偏移完全匹配層(CFS-PML)能夠有效地衰減隱失波和低頻電磁波，并且降低電磁相互作用過(guò)程中后期的反射率，CFS-PML的實(shí)現(xiàn)算法逐漸成為研究熱點(diǎn)。本文主要研究CFS-PML算法的應(yīng)用及其優(yōu)化算法。
　　本論文研究的主要內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)

3、如下:
　　采用Z變換的方法，以CFS-PML分別截?cái)嗳S超材料計(jì)算域和三維多項(xiàng)色散介質(zhì)計(jì)算域。通過(guò)數(shù)字算例進(jìn)一步驗(yàn)證了該算法的有效性，并且驗(yàn)證了CFS-PML在吸收隱失波和降低后期反射方面具有更好的性能。
　　基于最小化內(nèi)存方法的DZT-CFS-PML算法。由于D-B本構(gòu)方程的特性，算法獨(dú)立于FDTD計(jì)算域介質(zhì)的性質(zhì)。通過(guò)三維算例仿真驗(yàn)證了本合作提出的算法與SC-PML相比，能夠有效的吸收隱失波，降低后期反射。在同樣10層