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电磁场计算中的时域有限差分法

作者:pt游戏官网 发布时间:2021-01-19 11:54 点击数:

  运用时域有限差分法(FDTD),计算和分析了E面扇形喇叭天线对超宽带(UWB)电磁脉冲、高空核爆电磁脉冲(HEMP)和高功率微波(HPM)的响应特性,并且通过瞬态近远场变换计算了天线对入射脉冲产生的远区场响应,并利用傅里叶变换得到了响应频谱. 经分析得出入射脉冲不但会对天线的连接设备造成损伤,而且由于E面扇形喇叭天线所具有的高增益特性,使得进入天线口径后产生反射的电磁脉冲幅值被增大,在远区场形成较大场强,从而将会对接收设备造成物理损伤.

  采用时域有限差分法(FDTD)对矩形巷道内浪涌脉冲注入传输线产生的电磁辐射场进行了研究,建立了数学模型,并计算了巷道内不同位置辐射场的强度.计算结果表明:当监控设备、分站或信号电缆与高压电缆布置在同侧时,距高压电缆距离不同,浪涌脉冲电磁辐射的强度不同,距离越小,场强越大;当距离高压电缆的距离足够大时,浪涌脉冲对其电磁辐射强度相差不大.因此,监控设备、分站和信号电缆应尽量不与高压电缆布置在同一侧.

  采用时域有限差分法(Finite-Difference Time Domain,FDTD)计算电磁场问题时需要设置适当的吸收边界条件(Absorbing Boundary Condition,ABC),从而将无限空间转化为有限空间来模拟电磁波的传播情况及其规律。讨论了单轴各向异性完全匹配层(Uniaxial Perfectly Matched Layer,UPML)吸收边界条件下的三维时域有限差分法,介绍了一般FDTD的基本原理,推导了基于UPML的三维FDTD的迭代公式,采用FDTD-UPML对电磁波在三维空间的传播情况进行正演模拟。数值模拟结果表明,结合具有强大图形处理功能的Matlab编

  选用磁偶极源为初始激发源,以无源麦克斯韦微分方程组为基础,采用显式差分方程推导了含低阻异常体的均匀全空间下的瞬变电磁场的三维时域有限差分形式,在改进的非均匀网格模型中,验证了数值模拟的准确性。模拟计算了全空间瞬变电磁场的传播以及不同距离和厚度的含导水断层的响应特征,简要分析特征规律。结果表明:含导水断层对磁场分布影响较大,瞬变电磁场含导水断层响应的起始时间受距离影响,而响应的时间范围和幅度则由距离和厚度共同影响,为解释全空间TEM含导水断层提供参考。

  基于matlab的FDTD算法的实现,是解决空间电磁场计算的快速、便捷的途径,现将有关指导资料上传供大家学习。

  为了研究电磁波在地层中的传输特性,根据地层媒质的特点建立了电磁波透地通信分层传输模 型,并求解了电磁波的反射和透射系数。在此基础上,采用有限差分时域(FDTD)法进行电磁场数值模 拟,建立了电磁波透地通信FDTD数值计算模型,并利用实际测井数据进行了仿真计算。仿真结果表明: 基于FDTD的电磁波透地通信分层传输模型能够较准确地反映出实际地层中电磁波的传播情况。

  石显新(1966.11-),男,贵州湄潭人,工学博士,研究员,《煤田地质与勘探》期刊编委。现任中煤科工集团西安研究院有限公司地球物理勘探技术与装备研发中心专家。石显新同志在电磁法勘探方法技术数值模拟、解释等方面都做出了创新性的工作。通过改进常规工作方式及更新资料处理解释方法,在应用电磁法探测煤田自燃火区、老窑采空区方面有一定突破,在探测精度和分辨率上都有较大提高;首次将时域有限差分法应用于瞬变电磁场的数值模拟,

  时域有限差分法(FDTD)是一种数值模拟方法,已经被广泛应用到各种电磁问题的分析之中。介绍了有限差分法的基本原理,包括Maxwell方程和Yee氏网格、二维场中的FDTD、数值稳定条件、边界条件等;采用FDTD对二维电磁波在空间的传播进行数值模拟。从模拟结果可以看出,FDTD能够很直观地模拟电磁波在二维空间中的传播规律。

  在本文中,我们使用二维时域有限差分法研究了撞击在不同距离上的两个山丘包围的圆锥形山峰对闪电垂直电场和方位磁场的影响(2-圆柱坐标系中的D FDTD)方法。 为了分析闪电对两座山环抱的圆锥形山体的静电屏蔽效果,我们选择了三座山体,左边的是雷击,右边的是在观测点附近,中间的那个之间的最高高度从0增加到2 km。 在观察点上,右一个对雷电垂直电场的静电屏蔽作用最为严重,其电场远小于击中平坦地面时的电场。 与电场相比,右方向的雷电对方位角磁场的屏蔽作用变小,在大多数情况下,观察到的位置的雷电磁场要比平坦的地面大,主要是由于所引起的增量罢工到正确的山上。 随着距离的增加(例如距雷击点20公里),右山对雷

  随着计算机技术的进步,时域有限差分法(FiniteDifference TimeDomain)是一种求解电磁问题的数值计算技术,由K.S.Yee于1966年提出。他的基本思想是根据时域麦克斯韦方程的场分量微分式,用差分替代微分式,进行各场分量的迭代,但是这种方法随着频率升高,计算网格将显著增加,PC机的性能将很难满足需要,而且单纯依靠计算机性能的提高也是不实际的。

  针对电气设备故障火花放电产生的电磁场问题进行研究,利用时域有限差分法建立电气火花放电电磁脉冲辐射的数值模型。分析电气火花放电电流方式,结合实际所测得放电电流信号,建立指数振荡衰减电流模型并对其进行仿真计算。采用强迫法放置电火花电偶极子源,通过对多个不同坐标位置下的电场分量和磁场分量解析解、数值解和实测值的数据分析,得出磁场波形轮廓近似于放电电流波形,即火花放电的近场区域内放电电流项对磁场起主要作用的结论,为电气火花电磁场测试及防护提供理论支撑。

  MATLAB模拟的电磁学时域有限差分法》介绍了近年来在电磁领域内发展较快的时域有限差分法(FDTD)的MATLAB语言编程要点,并配有丰富实例。它可作为电类专业高年级本科生或研究生学习时域有限差分法的入门书,也适合对时域有限差分法感兴趣的其他学科工程师阅读,好资源,值得拥有!!!

  时域有限差分法是电磁波方程的一种数值解法,自由空间中沿z和-z方向传播的品均平面动画

  作为一种高效的吸收边界条件,完全匹配层(PML)已广泛用于基于一阶电磁波方程的探地雷达(GPR)的时差有限差分(FDTD)模拟中。 但是,PML边界条件很难应用于基于二阶电磁波方程的GPR有限元时域(FETD)仿真中。 本文基于二阶电磁波方程,为GPR FETD仿真开发了非分裂完美匹配层(NPML)边界条件。 以二维TM波方程为例,根据复数展开坐标变换的定义,推导了GPR的二阶频域方程。 然后通过辅助微分方程法将其转换到时域,并基于Galerkin方法推导其FETD方程。 在此基础上,开发了基于NPML边界条件的GPR FETD正向程序。 通过与波场快照,具有分裂和非分裂PML边界条件的均质介

  为了避免井下瞬变电磁探测面临的金属强干扰、高瓦斯矿井防爆等要求,对矿井地面布置瞬变电磁发射源,在井下巷道、采场接收的瞬变电磁探测方法进行研究。采用三维时域有限差分法建立电性源瞬变电磁三维正演算法,研究地面电性源发射,井下巷道接收的瞬变电磁响应规律。首先采用均匀半空间模型和层状模型研究地下接收瞬变电磁场的曲线形态特征以及对地层电阻率变化的敏感性,并考察接收排列的最佳方位角和收发距。以层状模型为例设置均布的5条测线接收排列,计算了不同接收点的瞬变电磁响应响应曲线,对比分析曲线形态,得到电性源瞬变电磁地面发射、井下接收采集范围和传播规律,即:1电性源磁响应在垂向(broadside)排列方向比在轴向

  电磁场与微波结构的区域分解时域有限差分法综述,许锋,吴柯,在本文中,综述了一种可以非常有效地用来分析和设计电磁场与微波结构的区域分解时域有限差分法。所提出的区域分解时域有限差分法

  l 引 言时域有限差分法(Fnite Difference Time Domain,FDTD)是1966年K.S.Yee首先提出的一种以Maxwell方程为基础的解决电磁场问题的数值计算方法[1]。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问上的离散化,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。应用FDTD算法对某一个具体的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

  地-井瞬变电磁法采用地面发射、井中或巷道接收的方式,距离异常较近,可以提高对异常分辨力和增加探测的深度,为了对深部小异常进行精细探测,基于二维时域有限差分和地面瞬变电磁探测原理,在均匀介质背景条件下,以大定源回线装置作为发射场源,建立不同深度和不同位置的板状、方形导体的多个场电模型;采用地面、钻孔(巷道)2种观测方式,并进行数值模拟正演分析,对小异常体的垂直磁场强度和及差值EA多测道曲线响应特征进行研究;并利用垂直磁场强度曲线的极值点和EA曲线的交叉点,可对小异常进行准确定位作出解释。研究结果表明:时域有限差分法能够对建立的线性导体场电模型进行有效准确的计算,能够获取小异常的响应曲线特征;地面


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