并行时域有限差分

目录 1

第一部分 三维并行时域有限差分 1

第一章 时域有限差分方法 1

1.1 差分的基本概念 1

1.2 时域有限差分方法概述 3

1.3 网格数值色散 7

1.4 稳定性分析 9

1.5 非均匀网格技术 10

参考文献 12

第二章 截断时域有限差分网格的边界条件 14

2.1 PEC和PMC边界条件 15

2.2 Mur吸收边界条件 16

2.3 不分裂场PML吸收边界条件 19

2.4 伸展坐标PML吸收边界条件 22

2.5 时域卷积PML吸收边界条件 24

2.6 吸收边界条件的稳定特征 28

参考文献 30

第三章 并行时域有限差分技术 32

3.1 MPI库简介 33

3.2 时域有限差分数据交换技术 33

3.3 时域有限差分区域分解 37

3.4 并行时域有限差分技术实现 38

3.4.1 x方向数据交换 42

3.4.2 y方向数据交换 46

3.4.3 z方向数据交换 47

3.5 并行时域有限差数据收集技术 48

3.5.1 时域有限差分网格收集 49

3.5.4 面电磁场和面电流收集 50

3.5.3 时域有限差分远场收集 50

3.5.2 时域有限差分结果收集 50

3.6 并行时域有限差分效率分析 54

3.7 一些相关问题并行处理技术 60

3.7.1 激励源 60

3.7.2 波导匹配终端 62

3.7.3 子网格加密技术 62

3.8 应用举例 63

3.8.1 交叉偶极子 63

3.8.2 圆喇叭天线 64

3.8.3 贴片天线阵 65

参考文献 67

第四章 时域有限差分技术的改进 68

4.1 PEC共形技术 68

4.2 介质体共形技术 72

4.3 交变方向隐式时域有限差分技术 74

4.3.1 交变方向隐式技术递推方程 75

4.3.2 交变方向隐式技术边界条件 79

4.3.3 可分离后向-中心差分隐式技术 81

4.4 周期结构 84

4.4.1 PEC和PMC周期边界条件 84

4.4.2 正弦和余弦仿真技术 86

4.4.3 电磁场变换仿真技术 87

4.5 色散媒质模拟技术 92

4.5.1 递归卷积法 92

4.5.2 极点提取法 96

4.5.3 双负参数媒质模拟技术 97

4.6 集总参数电路元件模拟 98

参考文献 101

5.1 激励源概述 104

第五章 激励源 104

5.2 激励源时域特性分析 105

5.3 本地源 107

5.4 均匀传输馈线激励技术 111

5.5 本地源输出功率分析 120

5.6 相差和时延 122

5.7 平面波源 123

参考文献 127

第六章 时域有限差分数据收集和处理 128

6.1 数据收集和时频变换 128

6.2 信号模式提取 131

6.3 电路参数计算 133

6.4 近远场变换技术 135

6.4.1 近远场变换方法 136

6.4.2 无限大平板结构远场的快速算法 138

6.4.3 数据压缩技术的应用 142

参考文献 145

第七章 并行时域有限差分方法的工程应用 146

7.1 有限大贴片天线阵列 146

7.2 有限大弯曲交叉偶极子天线阵列 150

参考文献 154

第二部分 旋转对称体并行时域有限差分方法 155

第八章 旋转对称体时域有限差分技术 155

8.1 旋转对称体时域有限差分概论 155

8.2 旋转对称体时域有限差分递推方程 156

8.3 旋转对称体时域有限差分的PML吸收边界条件 160

8.4 旋转对称体时域有限差分的近远场变换技术 162

8.5 奇异边界条件 168

8.6 部分对称问题模拟技术 169

8.6.1 正入射平面波模拟技术 170

8.6.2 斜入射平面波模拟技术 171

参考文献 173

第九章 旋转对称体并行时域有限差分技术 175

9.1 旋转对称体并行时域有限差技术 175

9.2 旋转对称体并行时域有限差实现 176

9.3 旋转对称体并行时域有限差效率分析 179

参考文献 180

第十章 旋转对称体并行时域有限差的工程应用 181

10.1 微波器件 181

10.2 抛物面天线系统 184

10.2.1 抛物面天线 185

10.2.2 互逆原理 186

10.2.3 抛物面天线系统 188

参考文献 190

附录一 基本MPI函数简介 191

A1.1 Fortran函数调用 191

A1.2 C语言函数调用 198

A1.3 MPI数据类型 205

A1.4 MPI运算符 206

A1.5 MPI下载、安装与配置 206

A1.5.1 MPICH在Windows系统的安装和配置 206

A1.5.2 MPICH在Linux系统的安装和配置 207

A1.5.3 相关网站连接 208

参考文献 208

附录二 共形时域有限差分网格生成技术 209

A2.1 平面结构共形网格生成技术 209

A2.2 3-D结构共形网格生成技术 211

参考文献 214