多尺度时域有限差分法研究

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时域有限差分法(FDTD)由于具有原理简单,易于编程实现,计算效率高等优势,所以在电磁散射、辐射等领域得到了广泛的应用。但是由于采用Yee网格计算,在处理弯曲表面目标时会产生阶梯近似误差。因此,共形与亚网格技术被提出,用于减少这种阶梯近似误差。共形时域有限差分法(CFDTD)有一个主要的缺点是在处理弯曲表面的理想导体时,由于一些不稳定网格的存在,为了保持程序的稳定性必须做出全局时间步的缩减。为了克服这个缺点可以在不稳定的网格采用小的时间步长迭代,而其余网格任采用正常的时间步长迭代,这样就避免了整体时间步长的缩减,节省了计算时间。而亚网格在处理细微结构和高介电参数目标时在节省计算时间和内存方面有巨大的优势,可以考虑将CFDTD与亚网格技术优势结合起来。在本文首先重点介绍了如何利用ANSYS软件剖分得到的三角形面元信息生成共形网格,获得CFDTD计算所需要的信息。后针对普通CFDTD方法在处理具有弯曲表面的金属目标时需要缩减时间步长的缺点采用时间上的多尺度处理,在不稳定网格采用小的时间步长,其余的仍然用正常的时间步长达到节省计算时间的目的。最后将CFDTD与亚网格技术结合,即采用空间上的多尺度技术,并将其应用到电磁散射问题中。
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