基于FDTD算法的电磁建模模块研究与实现

电源技术中的FDTD模拟软件电磁建模模块的研究和实现 时域有限差分法（FDTD）是一种基于Maxwell方程的数值计算方法，用于解决电磁场问题。FDTD算法将Maxwell方程中的两个旋度方程直接转化为差分形式，将电磁场进行空间和时域上的离散化，得到电磁场演化的迭代方程组，实现在一定体积内和一段时间上对连续电磁场的数据取样压缩。 在应用FDTD算法对具体目标进行电磁仿真时，要将目标分解和描述成FDTD仿真软件可以处理的数据格式。在运用FDTD算法早期，由于受计算资源和图形显示设备的局限，用于仿真的建模数据多采用文本编辑形式，对于较复杂物体，很难及时发现建模过程中出现的错误，这种错误将被延续到仿真过程中。 为了提高建模的效率和准确性，需要专门的可视化建模模块。该模块可以使建模的效率和准确性得到提高，并可以使仿真程序具有在不同操作系统的通用性。 电磁学模拟软件可以分为建模及结果处理模块、仿真模块两个部分。建模及结果处理模块专门进行目标物体的几何和电磁学参数的预设及相关数据的预处理，对模拟结果进行可视化显示；仿真模块专门对建模生成的数据文件进行相应的FDTD电磁模拟。 在建模算法中，对目标物体进行电磁学建模就是对目标物体的介质参数、几何参数、边界条件、激励源、输出记录等问题的描述过程，并进行数据的预处理，生成仿真模块处理所需的数据文件。 首先将建模目标物体中使用到的介质参数进行编号并生成介质列表。然后，对目标物体的几何参数进行描述，包括其形状、尺寸、位置等信息。接着，对边界条件、激励源、输出记录等问题进行描述，并进行数据的预处理。 在FDTD电磁模拟中，需要将目标物体分解成有限的网格单元，以便进行电磁场的计算。在进行电磁场计算时，需要将电磁场的边界条件、激励源、输出记录等问题考虑在内，并对计算结果进行可视化显示。 本文研究了电源技术中的FDTD模拟软件电磁建模模块的研究和实现，旨在提高仿真程序的效率和准确性，并使其具有在不同操作系统的通用性。