分段积分共形算法在电磁散射计算中的高精度应用

"分段积分共形算法在电磁散射问题中的应用" 本文主要探讨了一种新的数值计算方法——分段积分共形时域有限差分算法(PI-CFDTD)，该算法专门应用于解决电磁散射问题。传统的时域有限差分法(FDTD)在处理非规则或变形网格时，由于阶梯近似会产生一定的误差，影响计算精度。为了解决这个问题，PI-CFDTD算法引入了共形技术，并结合分段积分的概念。 在PI-CFDTD算法中，首先采用邻近网格电场场量插值的方法来表示变形网格上的电场，这种方法可以有效地减小阶梯误差。然后，通过将电场沿线积分转换为分段积分，进一步提高了电场环路积分的计算精度。论文中，作者推导了适用于两种不同类型变形网格的电场环路积分公式，这使得算法能够适应更广泛的几何形状。 此外，作者还对PI-CFDTD算法的稳定性进行了深入研究，总结出了一套应用原则。为了验证算法的有效性和准确性，他们选取了金属方形平板和金属圆形平板作为计算实例，分别与传统FDTD、共形时域有限差分法(CFDTD)以及矩量法(MoM)进行了对比分析。结果表明，PI-CFDTD算法在计算精度上优于其他方法。 分段积分共形算法在电磁散射问题的应用不仅提高了计算精度，而且避免了过度细化网格带来的计算负担，具有较高的效率。这一研究成果对于电磁场模拟、雷达散射截面(RCS)计算、天线设计以及无线通信等领域的理论研究和实际应用具有重要意义。 关键词：共形技术；分段积分；散射；时域有限差分法；电场环路积分；稳定性分析；矩量法 中图分类号：Ｏ441.4 文献标志码：Ａ 该文的发表，为电磁散射问题的计算提供了一种新的有效工具，有助于推动电磁仿真技术的进一步发展。