《高階精度無條件穩定SS-FDTD算法研究》是依託華南理工大學，由孔永丹擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：高階精度無條件穩定SS-FDTD算法研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：孔永丹
- 依託單位：華南理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
近年來隨著通信行業的飛速發展，通信器件和設備也趨於小型化，而無條件穩定FDTD算法使時間步長的選取不再受CFL條件的限制，減少了計算時間，提高了計算效率。因此，成為近年來計算電磁學領域的一個研究熱點。但是，無條件穩定FDTD算法在計算精度、數值色散及複雜結構中的套用方面仍然存在許多呈待解決的課題。本項目研究高階精度無條件穩定SS-FDTD算法。具體研究包括新型高階精度無條件穩定SS-FDTD算法及其數值特性分析；具有低色散特性的無條件穩定SS-FDTD算法；與邊界條件相結合的高階精度SS-FDTD算法；引入集總模型的擴展高階精度SS-FDTD算法；最終將算法套用於天線、波導、微波電路和電磁兼容等問題中。對於進一步完善無條件穩定FDTD算法，擴大無條件穩定FDTD算法的套用具有重大的意義。
結題摘要
近年來隨著通信行業的飛速發展，通信器件和設備也趨於小型化，而無條件穩定FDTD 算法使時間步長的選取不再受CFL 條件的限制，減少了計算時間，提高了計算效率。因此，成為近年來計算電磁學領域的一個研究熱點。但是，無條件穩定FDTD 算法在計算精度、數值色散及複雜結構中的套用方面仍然存在許多呈待解決的課題。在項目基金資助下，本項目對高階精度無條件穩定SS-FDTD 算法進行了研究。具體研究成果如下： (1)提出了一種新型高階精度無條件穩定SS-FDTD 算法，並對其數值特性進行了分析。 (2)提出了幾種具有緊湊四階精度的無條件穩定SS-FDTD算法，可節省計算時間，提高計算效率。 (3)提出了具有低色散特性的無條件穩定SS-FDTD 算法；推導出了具體的色散控制參數的計算公式，並對算法的色散特性進行最佳化。 (4)提出了與NPML和CPML吸收邊界條件相結合的高階精度SS-FDTD算法；並證明了算法的無條件穩定性。 (5)提出了引入集總模型的擴展高階精度SS-FDTD 算法；從理論上分析了擴展SS4-FDTD算法的數值穩定性和色散特性。 此外，在項目基金資助下，在無條件穩定FDTD算法方面，本課題組做了進一步深入研究。具體工作如下： (1)提出了包含有耗媒質的四步分解SS-FDTD算法和六步分解SS-FDTD算法。 (2)基於交變隱式差分格式 (ADI) 和指數因子分解的思想，提出了一種具有高階精度的four-step ADI-FDTD算法。 (3)基於leapfrog思想，提出了一種two-step leapfrog ADI-FDTD算法。 最終將算法套用於天線、波導、微波電路和電磁兼容等問題中。對於進一步完善無條件穩定FDTD 算法，擴大無條件穩定FDTD 算法的套用具有重大的意義。 已發表 (錄用) 學術論文16篇，其中期刊文章6篇，會議文章10篇，SCI檢索4篇，EI檢索9篇。多篇文章發表在IEEE Transactions on Antennas and Propagation，IET Microwaves, Antennas & Propagation等本學科國際頂級刊物上。
