辛算法在电磁波计算中的应用

辛算法在电磁波计算中的应用

论文摘要

近年来,随着计算机性能的飞速发展和计算数学、计算物理中各种新型算法的出现,计算电磁学领域呈现出空前繁荣的局面,各种电磁场数值方法层出不穷。但这些方法面临计算时间、存储空间及计算精度等方面的困难,而且随着人们对问题的物理本质认识的深入,意识到在追求算法高精度的同时,还应力求保持原系统的内在性质。由于电磁场方程可以转化为一无穷维Hamilton系统,而Hamilton系统具有一系列的内在性质,因而在对Hamilton系统的数值求解时,保持其内在性质就显得尤为重要。辛算法正是保持Hamilton系统内在性质的一种新型数值方法,该算法在长时间的数值计算中,具有常见数值方法无可比拟的计算优势。本文将辛算法引入到电磁波计算中,针对辛算法在电磁波计算中的应用,具体所做的工作有:介绍了辛算法的数学理论基础,在Runge-Kutta法的基础上构造出辛Runge-Kutta法;将构造的辛算法运用到一维时域Maxwell方程组中,仿真结果显示辛算法与解析解吻合的较好,说明构造的辛算法适合运用于电磁波计算;首次将构造的辛算法运用到二维TM波中,对电磁波从正面照射人的眼睛进行了仿真分析,得到了很好的仿真效果图,验证了辛算法的有效性。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  • 1.1 研究背景概述
  • 1.2 电磁学中常见计算方法
  • 1.3 本文主要工作
  • 第二章 辛算法的数学理论基础
  • 2.1 相关数学预备知识
  • 2.2 基于Runge-Kutta法构造辛算法
  • 2.3 其他辛算法
  • 第三章 辛算法在一维电磁计算中的应用
  • 3.1 辛算法在一维时域 Maxwell方程中的应用
  • 3.2 辛算法与解析解效果图
  • 3.3 辛算法与FDTD法仿真结果
  • 3.4 辛算法运用到一维电磁波情况总结
  • 第四章 辛算法在二维时域 Maxwell方程中的应用
  • 4.1 电磁波对人体有损害
  • 4.2 辛算法研究电磁波照射眼睛情况
  • 4.3 辛算法研究电磁波照射眼睛小结
  • 第五章 本论文总结与展望
  • 5.1 总结全文
  • 5.2 需要进一步研究的问题
  • 参考文献
  • 致谢
  • 发表论文
  • 相关论文文献

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