內容簡介
本書全面介紹電磁波時程精細積分法的理論基礎、使用方法和實際套用。全書共九章，內容主要包括：緒論、瞬態微分方程問題時程精細積分法的基本原理和步驟、基於2階空間中心差分格式的電磁波時程精細積分法、瞬態渦流場分析中的時程精細積分法、基於4階空間中心差分格式的電磁波時程精細積分法、電磁波時程精細積分法套用中的子域技術、基於小波Galerkin空間差分格式的電磁波時程精細積分法、一種電磁波時程精細積分法------廣義WG-PITD方法和柱坐標系中的電磁波時程精細積分法。
適宜人群
本書可供在計算電磁學、電磁場理論、電磁場工程等領域從事科學研究和開發工作的科技人員參考，也可作為高等學校相關專業高年級本科生和研究生的教學參考書。
書籍目錄
前言
第1章 緒論
1.1 計算電磁學的產生和意義
1.1.1 科學計算的作用和追求的目標
1.1.2 計算電磁學的產生及其重要性
1.2 幾種重要的電磁場數值計算方法
1.2.1 矩量法
1.2.2 有限元法
1.2.3 邊界元法
1.2.4 時域有限差分方法
1.3 時程精細積分方法及其存在的問題
1.4 電磁波時程精細積分方法及其存在的問題
1.5 本書的目的和內容
參考文獻
第2章 瞬態微分方程問題的時程精細積分方法
2.1 瞬態渦流場的時程精細積分算法
2.2 基於子域技術的時程精細積分算法
2.3 時程精細積分算法的穩定性分析
2.3.1 試驗方程檢驗方法
2.3.2 穩定性分析的直接方法
2.3.3 穩定性分析的一種簡化方法
2.4 精細積分算法的精度分析——誤差上界與逼近機理
2.4.1 時間步長Δt的選擇
2.4.2 精細算法的誤差上界
2.4.3 逼近機理
2.5 時程精細積分方法中積分項的計算
2.5.1 激勵的線性擬合
2.5.2 辛普森積分法
2.5.3 高斯積分法
參考文獻
第3章 電磁波時程精細積分法——2階空間中心差分格式
3.1 電磁波時程精細積分法的基本原理
3.1.1 Maxwell方程和Yee元胞
3.1.2 電磁波時程精細積分法的時域遞推
3.1.3 介質分界面電磁參數的選取
3.2 電磁波時程精細積分法解的數值穩定性
3.3 電磁波時程精細積分法解的數值色散分析
3.3.1 數值色散的概念
3.3.2 電磁波時程精細積分法的數值色散分析
3.4 Engquist-Majda吸收邊界條件的套用
3.4.1 Engquist-Majda吸收邊界條件
3.4.2 Engquist-Majda吸收邊界條件的空間離散形式
3.5 Berenger完全匹配層吸收邊界條件
3.5.1 PML介質的定義
3.5.2 TE平面波在PML介質中的傳播
3.5.3 平面波在兩種PML介質分界面處的傳播
3.5.4 PML媒質層的設定
3.5.5 PML媒質層中的精細積分方程——二維情形
3.5.6 PML媒質層中的精細積分方程——三維情形
3.6 時程精細積分法中激勵源的引入
3.6.1 強迫激勵源技術
3.6.2 入射波的加入——總場/散射場體系
3.7 近區場到遠區場的外推
3.7.1 等效原理
3.7.2 近場-遠場外推
3.8 數值示例
3.9 有耗介質中電磁波時程精細積分法解的數值穩定性和色散特性分析
3.9.1 數值穩定性條件
3.9.2 數值色散特性
參考文獻
第4章 瞬態渦流場分析中的時程精細積分法
4.1 鐵磁材料中Maxwell旋度方程的空間離散形式
4.2 有耗媒質的吸收邊界條件
4.2.1 有耗媒質的一階近似吸收邊界條件
4.2.2 有耗媒質一階近似吸收邊界條件的空間離散形式
4.3 鐵磁材料中電磁波傳播問題的時程精細積分解
4.4 板狀鐵磁材料中電磁脈衝傳播特性計算
4.4.1 Maxwell方程的空間離散
4.4.2 邊界點處的常微分方程
4.4.3 精細積分算法解
4.4.4 數值結果與分析
4.4.5 基於渦流方程的時程精細積分算法解
參考文獻
第5章 電磁波時程精細積分法——4階空間中心差分格式
5.1 電磁波PITD(4)方法的基本原理
5.1.1 Maxwell方程和Yee格線
5.1.2 電磁波PITD(4)方法的矩陣形式
5.1.3 電磁波PITD(4)方法中媒質分界面電磁參數確定
5.2 電磁波PITD(4)方法解的數值穩定性分析
5.3 電磁波PITD(4)方法解的數值色散特性分析
5.3.1 電磁波PITD(4)方法的數值色散方程
5.3.2 空間採樣密度對電磁波PITD(4)方法數值相速度的影響
5.3.3 空間採樣密度對電磁波PITD(4)方法數值相速度各向異性的影響
5.3.4 時間步長對電磁波PITD(4)方法數值色散特性的影響
5.4 數值算例
5.5 電磁波PITD(4)方法中激勵源的加入
5.5.1 面電流源在一維電磁波PITD(4)方法中的加入
5.5.2 線電流源在二維電磁波PITD(4)方法中的加入
5.6 電磁波PITD(4)方法的PML吸收邊界條件
5.6.1 電磁波PITD(4)方法的三維PML吸收邊界條件
5.6.2 電磁波PITD(4)方法的二維PML吸收邊界條件
5.6.3 理想導體附近的差分格式
5.6.4 用於電磁波PITD(4)方法的PML吸收邊界的吸收性能分析
參考文獻
第6章 電磁波時程精細積分法套用中的子域技術
6.1 子域的劃分原則和子域邊界的處理
6.1.1 子域的劃分原則
6.1.2 一維問題子域劃分
6.1.3 二維問題子域劃分
6.1.4 三維問題子域劃分
6.1.5 子域邊界的處理
6.2 單個子域內的時程精細積分計算
6.3 子域計算結果的合成方法
6.3.1 一維問題子域計算結果的合成方法
6.3.2 二維問題子域計算結果的合成方法
6.3.3 三維問題子域計算結果的合成方法
6.4 PML吸收邊界在基於子域技術的PITD(4)方法中的套用
6.4.1 電磁波動方程的空間離散形式
6.4.2 PML層用於截斷子域邊界時的子域劃分方法
6.4.3 子域問題的計算
6.4.4 子域計算結果的合成方法
6.5 基於子域技術的PITD方法分析變壓器疊片鐵心中的渦流
6.5.1 計算模型
6.5.2 子域劃分及其子域邊界處理
6.5.3 子域計算結果合成
6.5.4 計算結果分析
6.6 基於子域技術的PITD(4)方法分析自由空間中二維電磁波傳播
6.7 基於子域技術的PITD(4)方法分析圓柱導體的散射
6.8 基於蛙跳格式的電磁波時程精細積分方法
6.8.1 L-PITD方法的空間離散形式
6.8.2 算例
參考文獻
第7章 電磁波時程精細積分法——小波Galerkin空間差分格式
7.1 基於小波Galerkin空間差分格式的電磁波時程精細積分法的基本原理
7.1.1 WG-PITD方法的空間差分格式
7.1.2 WG-PITD方法的時域遞推
7.2 無損耗介質中WG-PITD方法解的數值穩定性
7.3 無損耗介質中WG-PITD方法解的數值色散特性
7.3.1 無損耗介質中WG-PITD方法的數值色散方程
7.3.2 時間步長對WG-PITD方法數值色散特性的影響
7.3.3 空間步長對WG-PITD方法數值色散特性的影響
7.3.4 電磁波傳播方向對WG-PITD方法數值色散特性的影響
7.3.5 無損耗介質中WG-PITD方法的數值超光速現象
7.4 有損耗介質中WG-PITD方法解的數值穩定性
7.4.1 有損耗介質中WGTD方法的數值色散方程
7.4.2 有損耗介質中WG-PITD方法的穩定性條件
7.5 有損耗介質中WG-PITD方法解的數值色散特性
7.5.1 有損耗介質中WG-PITD方法的數值色散方程
7.5.2 時間步長對WG-PITD方法數值色散特性的影響
7.5.3 空間步長對WG-PITD方法數值色散特性的影響
7.5.4 電導率對WG-PITD方法數值色散特性的影響
7.5.5 電磁波傳播方向對WG-PITD方法數值色散特性的影響
7.5.6 電導率對WG-PITD方法數值色散各向異性的影響
參考文獻
第8章 電磁波時程精細積分法——廣義WG-PITD方法
8.1 廣義WG-PITD方法的空間離散形式
8.2 廣義WG-PITD方法解的數值穩定性
8.3 廣義WG-PITD方法解的數值色散特性
8.3.1 廣義WG-PITD方法的數值色散方程
8.3.2 尺度函式對數值色散特性的影響
8.3.3 時間步長對數值色散特性的影響
8.3.4 空間步長對數值色散特性的影響
8.3.5 電導率對有損耗介質中數值色散特性的影響
8.3.6 電磁波傳播方向對數值色散特性的影響
8.3.7 數值色散特性的各向異性
8.4 數值示例
8.4.1 計算模型
8.4.2 WG-PITD方法的計算精度和計算效率分析
8.4.3 廣義WG-PITD方法的計算精度和計算效率分析
參考文獻
第9章 柱坐標系中的電磁波時程精細積分法
9.1 軸對稱情況下柱坐標系中的時程精細積分法
9.1.1 軸對稱情況下柱坐標系中時程精細積分法的空間差分格式
9.1.2 吸收邊界條件
9.2 數值算例
參考文獻
