FDTD算法下的非均匀网格电磁建模与可视化模块研究

本文主要探讨了FDTD（有限差分时间 domain，Finite Difference Time Domain）模拟软件中的电磁建模模块的研究与实现。FDTD是一种在电磁场计算中广泛应用的数值求解方法，它以其简单和高效的特点在解决复杂电磁问题上展现了显著的优势。然而，关键的技术挑战之一是如何在有限的计算条件下生成适应性强的网格，即非均匀网格，以精确地模拟目标物体的电磁特性。 在直角坐标系下，作者提出了一种创新的非均匀网格划分算法，这种算法能够根据目标物体的几何形状和电磁特性自适应地生成网格，确保了模型的精度和效率。这种方法避免了传统均匀网格可能带来的精度损失，特别是对于复杂形状物体的建模，非均匀网格的灵活性显得尤为重要。 为了提高建模过程的可视性和理解性，本文还结合了计算机可视化技术，设计了一个电磁建模可视化模块。这个模块不仅支持3D目标物体的实时建模，而且还允许用户直观地输入和编辑电磁学参数，如电导率、磁导率等，以及预处理仿真数据。这大大提升了用户的交互体验和工作效率。 通过文中提供的实例，证实了这个电磁建模模块在数据处理方面的高效性、可靠性和良好的可视化效果。高效性体现在快速生成和处理大规模网格数据，可靠性则体现在模型结果的一致性和再现性，而良好的可视化效果则使得电磁现象更加直观易懂，有助于科研人员和工程师进行深入分析和优化。 本文的研究成果对于提升FDTD模拟软件在电磁领域的应用能力具有重要意义，特别是在设计和优化复杂的电磁设备、无线通信系统等方面，非均匀网格生成算法和可视化建模模块的结合将极大地推动电磁仿真技术的发展。同时，也为其他领域的数值模拟提供了新的思路和技术参考。