子域精细积分方法在求解Maxwell方程组中的应用分析

采用子域精细积分方法求解Maxwell方程组。该方法将计算区域划分为多个子域,在每个时间步内,先使用精细积分算法对各个子域单独进行计算,再将各个子域的计算结果合成为全域结果。文中给出了子域的划分原则和对各个子域计算结果进行合成的处理方法,以及基于泰勒近似的子域边界处理方法和采用高斯积分求解非齐次项积分的方法。本文方法避免了矩阵求逆,降低了系数矩阵规模,因而减少了数据存储交换量,缩短了计算时间。算例结果表明了本文方法的实用性和有效性。     

有耗介质中时域精细积分方法的数值色散分析

分析了时间步长、空间步长、电导率和电磁波传播方向对时域精细积分(PITD)方法的数值损耗和数值色散的影响。结果表明:PITD的数值损耗大于电磁波的真实损耗,其数值波速可以大于电磁波的真实波速。PITD的数值损耗和数值色散都基本上不受时间步长的影响。随着空间步长的减小,PITD的数值损耗和数值色散的误差都逐步减小。当电导率较小时,PITD的数值损耗和数值色散的误差比时域有限差分(FDTD)方法的大。但当电导率较大时,PITD的数值波速却比FDTD的数值波速更加接近于电磁波的真实波速。PITD的数值损耗和数值色散的各向异性在三维情况下的值要大于其在二维情况下的值。数值算例表明:对良导体而言,PITD比FDTD拥有更高的计算精度和更快的计算速度。