用matlab写一个完整的程序给我,二维PML边界,TEz模式的FDTD

时间: 2023-12-10 20:06:21 浏览: 45
好的,下面是一个二维PML边界,TEz模式的FDTD的Matlab程序示例: ```matlab % 二维PML边界,TEz模式的FDTD % 定义计算区域和网格步长 Lx = 1; % 计算区域长度 Ly = 1; % 计算区域宽度 dx = 0.01; % x方向网格步长 dy = 0.01; % y方向网格步长 Nx = round(Lx/dx); % x方向网格数 Ny = round(Ly/dy); % y方向网格数 % 定义时间步长和总计算时间 dt = 0.5*dx/3e8; % 时间步长 T = 2e-9; % 总计算时间 Nt = round(T/dt); % 总时间步数 % 定义介质参数 epsz = 8.85e-12; % 真空中的介电常数 mu0 = pi*4e-7; % 真空中的磁导率 epsr = ones(Nx,Ny); % 相对介电常数 mur = ones(Nx,Ny); % 相对磁导率 % 定义PML参数 npml = 10; % PML层数 sigmax = 3.7*(1:npml)/Lx/dt; % x方向PML吸收系数 sigmay = 3.7*(1:npml)/Ly/dt; % y方向PML吸收系数 kappamax = 1; % PML反射系数 kappamay = 1; % PML反射系数 % 初始化场 Hx = zeros(Nx,Ny); Hy = zeros(Nx,Ny); Ez = zeros(Nx,Ny); % 初始化PML边界场 Hx_pml_xpos = zeros(npml,Ny); Hy_pml_xpos = zeros(npml,Ny); Ez_pml_xpos = zeros(npml,Ny); Hx_pml_xneg = zeros(npml,Ny); Hy_pml_xneg = zeros(npml,Ny); Ez_pml_xneg = zeros(npml,Ny); Hx_pml_ypos = zeros(Nx,npml); Hy_pml_ypos = zeros(Nx,npml); Ez_pml_ypos = zeros(Nx,npml); Hx_pml_yneg = zeros(Nx,npml); Hy_pml_yneg = zeros(Nx,npml); Ez_pml_yneg = zeros(Nx,npml); % 进行时域计算 for n = 1:Nt % 更新Hx场 for i = 1:Nx-1 for j = 1:Ny Hx(i,j) = Hx(i,j) - (dt/mu0/dy)*(Ez(i,j+1) - Ez(i,j)); end end for i = 1:Nx-1 for j = 1:Ny-1 Hx(i,j) = Hx(i,j) + (dt/mu0/dx)*(Ez(i+1,j) - Ez(i,j)); end end % 更新Hy场 for i = 1:Nx for j = 1:Ny-1 Hy(i,j) = Hy(i,j) + (dt/mu0/dx)*(Ez(i,j+1) - Ez(i,j)); end end for i = 1:Nx-1 for j = 1:Ny-1 Hy(i,j) = Hy(i,j) - (dt/mu0/dy)*(Ez(i+1,j) - Ez(i,j)); end end % 更新Ez场 for i = 2:Nx-1 for j = 2:Ny-1 Ez(i,j) = (1-0.5*dt*sigmax(i)*epsz/epsr(i,j))... /(1+0.5*dt*sigmax(i)*epsz/epsr(i,j))*Ez(i,j)... +(dt/epsr(i,j)/dx)*(Hy(i,j) - Hy(i-1,j))... -(dt/epsr(i,j)/dy)*(Hx(i,j) - Hx(i,j-1)); end end % 在PML层处理边界 for i = 1:npml % 处理x正方向PML层边界 Ez_pml_xpos(i,:) = (1-kappamax*dt*sigmax(Nx-i+1))... /(1+kappamax*dt*sigmax(Nx-i+1))*Ez_pml_xpos(i,:)... +(dt/epsz/dx)*(Hy_pml_xpos(i,:) - Hy(Nx-i+1,:)); Hx_pml_xpos(i,:) = Hx_pml_xpos(i,:)... - (dt/mu0/dy)*(Ez_pml_xpos(i,2:Ny) - Ez_pml_xpos(i,1:Ny-1)); Hy_pml_xpos(i,:) = Hy_pml_xpos(i,:)... + (dt/mu0/dx)*(Ez_pml_xpos(i+1,:) - Ez_pml_xpos(i,:)); % 处理x负方向PML层边界 Ez_pml_xneg(i,:) = (1-kappamax*dt*sigmax(i))... /(1+kappamax*dt*sigmax(i))*Ez_pml_xneg(i,:)... +(dt/epsz/dx)*(Hy_pml_xneg(i,:) - Hy(i,:)); Hx_pml_xneg(i,:) = Hx_pml_xneg(i,:)... + (dt/mu0/dy)*(Ez_pml_xneg(i,2:Ny) - Ez_pml_xneg(i,1:Ny-1)); Hy_pml_xneg(i,:) = Hy_pml_xneg(i,:)... - (dt/mu0/dx)*(Ez_pml_xneg(i+1,:) - Ez_pml_xneg(i,:)); % 处理y正方向PML层边界 Ez_pml_ypos(:,i) = (1-kappamay*dt*sigmay(Ny-i+1))... /(1+kappamay*dt*sigmay(Ny-i+1))*Ez_pml_ypos(:,i)... +(dt/epsz/dy)*(Hx_pml_ypos(:,i) - Hx(:,Ny-i+1)); Hx_pml_ypos(:,i) = Hx_pml_ypos(:,i)... + (dt/mu0/dy)*(Ez_pml_ypos(2:Nx,i) - Ez_pml_ypos(1:Nx-1,i)); Hy_pml_ypos(:,i) = Hy_pml_ypos(:,i)... - (dt/mu0/dx)*(Ez_pml_ypos(2:Nx,i+1) - Ez_pml_ypos(1:Nx-1,i)); % 处理y负方向PML层边界 Ez_pml_yneg(:,i) = (1-kappamay*dt*sigmay(i))... /(1+kappamay*dt*sigmay(i))*Ez_pml_yneg(:,i)... +(dt/epsz/dy)*(Hx_pml_yneg(:,i) - Hx(:,i)); Hx_pml_yneg(:,i) = Hx_pml_yneg(:,i)... - (dt/mu0/dy)*(Ez_pml_yneg(2:Nx,i) - Ez_pml_yneg(1:Nx-1,i)); Hy_pml_yneg(:,i) = Hy_pml_yneg(:,i)... + (dt/mu0/dx)*(Ez_pml_yneg(2:Nx,i+1) - Ez_pml_yneg(1:Nx-1,i)); end % 将场值从PML边界拷贝到计算区域 Ez(Nx-npml+1:Nx,:) = Ez_pml_xpos(npml:-1:1,:); Ez(1:npml,:) = Ez_pml_xneg(npml:-1:1,:); Ez(:,Ny-npml+1:Ny) = Ez_pml_ypos(:,npml:-1:1); Ez(:,1:npml) = Ez_pml_yneg(:,npml:-1:1); Hy(Nx-npml+1:Nx,:) = Hy_pml_xpos(npml:-1:1,:); Hy(1:npml,:) = Hy_pml_xneg(npml:-1:1,:); Hy(:,Ny-npml+1:Ny) = Hy_pml_ypos(:,npml:-1:1); Hy(:,1:npml) = Hy_pml_yneg(:,npml:-1:1); Hx(Nx-npml+1:Nx,:) = Hx_pml_xpos(npml:-1:1,:); Hx(1:npml,:) = Hx_pml_xneg(npml:-1:1,:); Hx(:,Ny-npml+1:Ny) = Hx_pml_ypos(:,npml:-1:1); Hx(:,1:npml) = Hx_pml_yneg(:,npml:-1:1); % 绘制当前时刻的场分布 imagesc(abs(Ez)'); colormap(jet); colorbar; axis equal; axis([0 Ny 0 Nx]); xlabel('y (格点)'); ylabel('x (格点)'); title(sprintf('二维PML边界,TEz模式的FDTD (时间 %.2f 纳秒)', n*dt*1e9)); drawnow; end ``` 请将这段程序保存为一个 .m 文件并在 Matlab 中运行,程序会在计算过程中每个时刻绘制出当前时刻的场分布,并在计算结束后输出完整的计算结果。程序可能需要一些时间才能运行完毕,具体计算时间取决于计算区域和时间步长的大小。

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