等离子体媒质的辛时域有限差分方法研究

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在计算电磁学中,时域有限差分法(FDTD)是最常用的计算方法,由于等离子体介质的色散特性会影响FDTD的数值稳定及数值精度,近年来,出现的辛时域有限差分法(SFDTD)可以很好的解决这个问题。本文主要基于辛积分算子分解方式构造适用于色散等离子体介质SFDTD算法,推导了SFDTD方法在色散等离子体介质中详细的迭代公式及其数值稳定性条件与数值色散关系和数值耗散,并利用SFDTD算法模拟仿真电磁波在色散等离子体媒质中的传播特性。模拟电磁波穿过等离子板时的反射系数以及透射系数,数值结果验证SFDTD算法的有效性以及高效性。且给出了与其他各类FDTD算法的对比,例如龙格-库塔时域有限差分(RKETD-FDTD)方法与SFDTD的对比,数值算例结果证明SFDTD相对于其他算法具有更高的精度,SFDTD算法不仅能有效提高计算效率而且占用更小的内存,具有广泛的实用性。此外,将SFDTD应用于实际应用当中,例如计算了磁化等离子体覆盖金属导体球的水平极化(HH)和垂直极化(VV)双站雷达散射截面(RCS)。
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