《某些電磁波傳播問題的格子Boltzmann方法研究》是依託吉林大學，由劉艷紅擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：某些電磁波傳播問題的格子Boltzmann方法研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：劉艷紅
- 依託單位：吉林大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
電磁波傳播的基本理論及數值模擬研究在航空航天、醫療、國防等高科技領域有著重要的套用前景。格子Boltzmann方法(LBM)是在元胞自動機、分子運動論和非平衡統計物理的基本理論上發展起來的時間、空間、粒子速度都完全離散的局部動理學模型。除了描述流體力學系統外，LBM為求解線性及非線性偏微分方程問題提供了新思路。研究電磁波傳播的格子Boltzmann方法有著重要意義。. 本項目將對某些電磁波傳播問題構造高精度Maxwell方程組的格子Boltzmann模型。特別地，我們主要選擇下述兩個電磁波傳播問題進行研究：(1) 波導與諧振腔，(2) 偶極子天線及半波振子天線周圍的輻射場。一方面，我們要研究提高模型精度的方法，驗證所構造模型的穩定性；另一方面，還要研究模型計算的有效性。本項目提出的方法適用於研究電磁波傳播中一些複雜問題。
結題摘要
電磁波傳播的基本理論及數值模擬研究在航空航天、醫療、國防等高科技領域有著重要的套用前景。格子Boltzmann方法(LBM)除了描述流體力學系統外，LBM為求解線性及非線性偏微分方程問題提供了新思路。研究電磁波傳播的格子Boltzmann方法有著重要意義。本項目中，我和課題組成員主要做了三方面的研究工作：1.針對於靜態電磁場，我們提出了獨立於時間的格子Boltzmann高精度模型，並給出了平衡態分布函式。同時套用此模型模擬了電磁學中經典的靜態電磁現象，如電偶極子及磁偶極子等簡單天線周圍的電磁場和磁力線；2.我們用格子Boltzmann方法求解了三維復麥克斯韋方程組，並給出了平衡態分布函式及穩定性條件。這一模型建立在時空均勻分布的格點即D3Q19速度模型基礎上。我們運用此模型再現了矩形波導與諧振腔內電磁場的傳播情況；3. 用格子Boltzmann方法的D3Q19速度模型模擬了電磁波的干涉、衍射、折射以及散射等經典現象。以上三種計算模型及方法分別與傳統方法時域差分方法做了比較，證明了這幾種模型的精度高於之前所提出的模型，並給出了各個模型的優點。本項目提出的方法適用於研究電磁波傳播中一些複雜問題。
