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“单显”矩阵下加权Laguerre-FDTD法在柱形结构中的应用研究
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作者 朱大伟 陈海林 +2 位作者 沈忠文 贾秀玲 李镇 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第7期230-242,共13页
为解决通信应用中时域有限差分(FDTD)算法在电磁波传播中的不足,构建“单显”矩阵下FDTD算法并应用至柱形结构。首先,结合弱条件稳定(WCS)和加权拉盖尔多项式(WLP)思想,建立新系数矩阵。其次,引入微扰项形成初值和迭代方程。最后,对z轴... 为解决通信应用中时域有限差分(FDTD)算法在电磁波传播中的不足,构建“单显”矩阵下FDTD算法并应用至柱形结构。首先,结合弱条件稳定(WCS)和加权拉盖尔多项式(WLP)思想,建立新系数矩阵。其次,引入微扰项形成初值和迭代方程。最后,对z轴上的场进行特殊处理。算例证明,所提算法在电磁波传播中优于WCS-FDTD和WLP-FDTD算法,最佳提升83%的效率和88%精度,降低44%内存消耗。同时,对比传统FDTD算法,在不失精度的情况下,提升7个时间步长的效率,降低53%内存消耗。此外,在完全匹配层(PML)边界截断下,所提算法亦呈现良好的电磁波吸能性能,可不超过-60 dB。 展开更多
关键词 时域有限差分 系数矩阵 显式处理 加权拉盖尔多项式 轴上特殊处理
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柱坐标系“分解”思想WLP-FDTD的PML实现
2
作者 朱大伟 陈海林 +2 位作者 徐佳琛 周晓晓 徐博奥 《计算物理》 CSCD 北大核心 2024年第4期440-452,共13页
从柱坐标系下传统时域有限差分(FDTD)的基本方程出发,解决传统加权Laguerre多项式(WLP)-FDTD算法在计算上存在内存消耗大和计算效率低的问题。本文的“分解”思想分为两部分,首先,在频域上对电磁场方程进行第一次分解,并代入PML参数,将... 从柱坐标系下传统时域有限差分(FDTD)的基本方程出发,解决传统加权Laguerre多项式(WLP)-FDTD算法在计算上存在内存消耗大和计算效率低的问题。本文的“分解”思想分为两部分,首先,在频域上对电磁场方程进行第一次分解,并代入PML参数,将分解后的时域方程转换至Laguerre域,使原三维双向求解问题转换为二维单向规模来求解,降低计算的内存消耗。其次,通过LU分解对求解规模降低后的Laguerre域系数矩阵实施第二次分解,实现规避大型稀疏矩阵求解的第一步,进而通过追赶法求解三对角电磁场方程,以提高计算效率,带动内存消耗的降低。算例证明:对比传统WLP-FDTD法,本文算法可在内存消耗上降低57%,计算效率提高49%左右,且在不丢失精度的情况下,具有较好的电磁波吸收效果,误差反射系数可达-70 dB。 展开更多
关键词 加权laguerre-FDTD法 分解思想 LU分解 追赶法 降低求解规模
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