《時域有限差分方法及編程技巧》是2015年清華大學出版社出版的圖書。
圖書詳細信息,圖書簡介,目錄,
圖書詳細信息
ISBN：9787302377719
定價：49元
印次：1-1
裝幀：平裝
印刷日期：2015-2-9
圖書簡介
《時域有限差分方法及編程技巧》是一部詳細介紹時域有限差分方法、編程技巧和套用的著作。該書深入淺出地介紹了時域有限差分基本理論、關鍵技術、編程技巧以及工程套用。該書配有一維、二維和三維時域有限差分原程式並詳細地解釋了編程方法和技巧。
該書非常適合研究生和年輕教師用作計算電磁學教材以及科學研究或者工程套用的參考書。
目錄
第1章數字偽像............................1
1.1引言.............................1
1.2有限精確度..........................1
1.3符號處理...........................5
第2章電磁學的簡要回顧........................6
2.1引言.............................6
2.2庫侖定律和電場強度.......................6
2.3電位移矢量..........................7
2.4靜電場............................9
2.5梯度、散度和旋度........................10
2.6拉普拉斯運算.........................12
2.7高斯定理和斯托克斯定理.....................15
2.8電場邊界條件.........................15
2.9電導率和理想電導體.......................16
2.10磁場.............................16
2.11磁場邊界條件.........................18
2.12靜態場簡述..........................18
2.13時域場............................18
2.14時變場總結..........................19
2.15無源區的波動方程.......................20
2.16一維波動方程的解決方案....................20
第3章一維時域有限差分(FDTD)法簡介................22
3.1引言.............................22
3.2Yee算法............................23
3.3一維遞推方程.........................23
3.4一維FDTD仿真的計算機實現..................27
3.5基本仿真...........................29
3.6一維PMC邊界條件.......................31
3.7場的記錄...........................32
3.8附加源............................35
3.9邊界條件...........................38
3.10總場/散射場邊界條件......................39
3.11非均勻媒質..........................44
3.12色散媒質...........................49
時域有限差分方法及編程技巧
第4章FDTD程式最佳化........................56
4.1引言.............................56
4.2數組和動態記憶體分配.......................56
4.3宏..............................57
4.4結構體............................60
4.5改進一............................65
4.6模組化設計和函式初始化.....................69
4.7改進二............................73
4.8編譯模組化代碼.........................78
4.9改進三............................79
第5章推廣FDTD仿真至所有頻率...................88
5.1引言.............................88
5.2源..............................88
5.2.1高斯脈衝.........................88
5.2.2諧波源..........................88
5.2.3Ricker小波........................90
5.3映射頻率至離散傅立葉變換....................91
5.4運行離散傅立葉變換（DFT）...................93
5.5實信號與DFT信號.......................95
5.6兩個時域採樣點的振幅和相位...................98
5.7電導率............................100
5.8實例：獲取平面交界面的透射係數.................104
5.8.1穿過平面交界面的透射（連續空間）..............104
5.8.2使用FDTD測量透射係數..................106
第6章基於微分方程的吸收邊界條件...................113
6.1引言.............................113
6.2傳播方程...........................113
6.3截斷格線...........................114
6.4一階吸收邊界條件的實現.....................116
6.5用運算元符號表示吸收邊界條件...................120
6.6二階吸收邊界條件........................121
6.7二階吸收邊界條件的實現.....................123
第7章色散、阻抗、反射和透射.....................126
7.1引言.............................126
7.2連續空間中的色散........................126
7.3FDTD方法的諧波表示......................127
7.4FDTD的格線色散........................129
目錄VII
7.5數值阻抗...........................132
7.6FDTD解析反射係數和透射係數..................133
7.7理想電導體的反射........................136
7.8交界面與電場節點重合......................138
第8章二維FDTD仿真........................142
8.1引言.............................142
8.2多維數組...........................142
8.3二維：TMz極化........................145
8.4TMz實例...........................148
8.5TMz極化波的TFSF邊界....................160
8.6TMzTFSF邊界舉例.......................163
8.7TEz極化...........................173
8.8TMz和TMz仿真中的PEC....................177
8.9TEz舉例...........................178
第9章三維FDTD..........................191
9.1引言.............................191
9.2C語言中的三維數組.......................191
9.3支配方程和三維格線.......................193
9.4三維程式實例.........................199
9.5TFSF邊界...........................213
9.6TFSF示範...........................218
9.7非等空間步長.........................225
第10章色散材料...........................229
10.1引言.............................229
10.2本構關係和色散媒質......................229
10.2.1Drude材料.......................231
10.2.2Lorentz材料......................232
10.2.3Debye材料.......................232
10.3Debye材料運用輔助差分方程方法（ADE）.............233
10.4Drude材料運用輔助差分方程方法（ADE）.............235
10.5磁色散材料..........................237
10.6分段線性遞歸卷積.......................239
10.7Debye材料的分段線性遞歸卷積方法................242
第11章完全匹配層(PML).......................245
11.1引言.............................245
11.2有耗層，一維.........................245
時域有限差分方法及編程技巧
11.3有耗層，二維.........................247
11.4分裂場PML..........................249
11.5非分裂場PML.........................252
11.6非分裂場PML的FDTD實現..................255
第12章聲學FDTD仿真.......................259
12.1引言.............................259
12.2FDTD支配方程........................260
12.3二維FDTD實現........................263
第13章並行處理...........................265
13.1執行緒.............................265
13.2執行緒舉例...........................266
13.3訊息傳遞接口.........................272
13.4OpenMPI基礎知識......................273
13.5等級和大小..........................275
13.6進程間的通信.........................276
第14章近遠場變換..........................281
14.1引言.............................281
14.2等效原理...........................281
14.3矢量位............................282
14.4遠區的電場..........................288
14.5復化辛普森積分........................291
14.6電磁場的排列：幾何平均法...................291
14.7幾何平均法實現近遠場變換...................294
14.7.1雙縫輻射........................294
14.7.2圓柱體散射.......................296
14.7.3球體前向強散射.....................298
附錄A四階中心差分的構造.......................302
附錄B產生瀑布圖和動畫........................303
附錄C二維數據的渲染及動畫......................306
附錄D符號.............................308
附錄EPostScript簡介........................309
E.1引言.............................309
E.2PostScript檔案.........................309
E.3PostScript基本命令.......................310
索引..................................319
