等離子體是指當(dāng)部分電子被剝奪原子或原子團后在電離作用下產(chǎn)生的由正負(fù)粒子組成的離子化氣體狀物質(zhì),它作為除了固態(tài),液態(tài),氣態(tài)后自然界的第四種狀態(tài),廣泛的存在于自然界,其宏觀上為呈現(xiàn)電中性的電離氣體,尺度大于德拜長度。由于其良好的導(dǎo)電性,以及經(jīng)過磁場的作用可以對其進(jìn)行捕捉、移動、加速。因此,在材料,能源,航天等各個方面都占據(jù)著舉足輕重的作用。特別是在未來可能發(fā)生的電子戰(zhàn)、信息戰(zhàn)中,對等離子體的研究的作用也顯得尤為重要。而時域有限差分法(FDTD)作為一種成熟的數(shù)值計算方法在處理電磁問題時具有廣泛的應(yīng)用,簡單直觀的計算思想也使得它成為一種經(jīng)典的計算方法并不斷的被更多的人發(fā)展和研究。由于其方法是直接將樣本點的場值與周圍的場值直接相關(guān)聯(lián),使其在處理復(fù)雜形狀目標(biāo)和非均勻介質(zhì)物體的電磁散射、輻射問題具有很好的優(yōu)勢,便于分析和設(shè)計。因此,本文的研究內(nèi)容是將FDTD應(yīng)用于等離子體中展開的,主要做了以下幾個方面的工作:(1)在高階FDTD方法的基礎(chǔ)上,應(yīng)用安培環(huán)路定律對高階FDTD方法進(jìn)行改進(jìn),得到一組優(yōu)化系數(shù)。與傳統(tǒng)的FDTD方法相比,這種改進(jìn)的高階FDTD計算的精度更高、應(yīng)用更廣。(2)應(yīng)用ADE-FDT...

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 計算電磁學(xué)的意義
    1.2 計算電磁學(xué)中的常見方法
    1.3 論文的研究背景和意義
    1.4 論文安排
第二章 FDTD基本理論
    2.1 麥克斯韋方程組和FDTD基本差分公式
    2.2 FDTD的數(shù)值穩(wěn)定性和色散
        2.2.1 Courant穩(wěn)定性條件
        2.2.2 數(shù)值色散
    2.3 伸縮坐標(biāo)完全匹配層(CPML)
        2.3.1 伸縮坐標(biāo)Maxwell方程及平面波
        2.3.2 分界面的無反射條件
        2.3.3 基于伸縮坐標(biāo)的CPML時域步進(jìn)公式
第三章 高階FDTD方法的優(yōu)化計算
    3.1 高階FDTD算法
    3.2 高階FDTD方法色散關(guān)系的推導(dǎo)
    3.3 改進(jìn)的高階FDTD算法
    3.4 數(shù)值算例
第四章 一維時變等離子體傳播特性研究
    4.1 等離子體概述
        4.1.1 等離子體基本概念
        4.1.2 等離子體基本參數(shù)
    4.2 ADE-FDTD方法
    4.3 數(shù)值結(jié)果分析
        4.3.1 太赫茲波在不同上升時間下的計算
        4.3.2 時變塵埃等離子體平板的厚度對傳輸?shù)挠绊?br>        4.3.3 不同塵埃粒子密度、粒子半徑和電子密度對吸收系數(shù)的影響
        4.3.4 太赫茲段下不同碰撞頻率的傳播特性的研究
    4.4 總結(jié)
第五章 優(yōu)化的FDTD方法在含等離子體材料的分層媒質(zhì)中的應(yīng)用
    5.1 總場與散射場
        5.1.1 一維總場與散射場
        5.1.2 二維總場與散射場
    5.2 真空中FDTD平面波斜入射引入方法
    5.3 分層媒質(zhì)中FDTD平面波斜入射引入方法
        5.3.1 研究背景
        5.3.2 一維麥克斯韋方程修正
        5.3.3 邊界修正
        5.3.4 數(shù)值結(jié)果
第六章 總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文



本文編號：4011674