Известия высших учебных заведений

Прикладная нелинейная динамика

ISSN 0869-6632 (Print)
ISSN 2542-1905 (Online)

Для цитирования:

Григорьев А. Д. Современные методы моделирования нестационарных электромагнитных полей // Известия вузов. ПНД. 1999. Т. 7, вып. 4. С. 48-58. DOI: 10.18500/0869-6632-1999-7-4-48-58

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
Полный текст в формате PDF(Ru):
Иконка PDF 1999no4p048.pdf
(загрузок: 0)
Язык публикации: 
русский
Рубрика: 
Методические заметки по нелинейной динамике
Тип статьи: 
Научная статья
УДК: 
621.372
DOI: 
10.18500/0869-6632-1999-7-4-48-58

Современные методы моделирования нестационарных электромагнитных полей

Авторы: 
Григорьев Андрей Дмитриевич, Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)
Аннотация: 

Изложены современные методы и алгоритмы численного моделирования нестационарных электромагнитных полей. Основное внимание уделено методу конечных разностей во временной области. Дается формулировка метода, способы учета свойств среды таких как неоднородность, анизотропия, дисперсия, нелинейность. Приводятся алгоритмы аппроксимации граничных условий, задания источников возбуждения, ограничения расчетной области при решении внешних задач электродинамики, вычисления параметров систем по результатам моделирования.

Ключевые слова: 
-
Список источников: 
  1. Hahn W.C. A new method for the calculation of cavity resonators. J. Appl. Phys. 1941;12:62-68. DOI: 10.1063/1.1712853.
  2. Григорьев А.Д., Янкевич В.Б. Резонаторы и резонаторные замедляющие системы СВЧ. М.: Радио и связь, 1984.
  3. Григорьев А.Д., Силаев С.А. Трехмерные математические модели волновых электромагнитных полей // Вестник МГУ. Сер. Физика, астрономия: 1992. Т. 33, № 3. С. 20.
  4. Уее KS. Numerical solution оf initial boundary value problems involving Maxwell’s equations in isotropic media. IEEE Trans. Antennas Prop. 1966;14(3):302-307. DOI: 10.1109/TAP.1966.1138693.
  5. Johns PB, Beurle RL. Numerical solution оf 2—dimensional scattering problems using а transmission line matrix. Proc. Inst. Elec. Eng. 1971;118(9):1203-1208.
  6. Johns PB. Simulation оf electromagnetic wave interaction by transmission line modeling (TLM). Wave Motion. 1988;10(6):597-610. DOI: 10.1016/0165-2125(88)90014-5.
  7. Monorchio А, Mittra R. Time-domain (FE/FDTD) technique for solving complex electromagnetic problems. IEEE Microwave & Guided Waves Letters. 1998;8(2):93-95. DOI: 10.1109/75.658652.
  8. Kunz KS, Luebbers RJ. The Finite Difference Time Domain Method for Electromagnetics. Boca Raton: CRC Press; 1993. 464 p.
  9. Yang H, Railton CJ. Efficient and accurate FDTD algorithm for the treatment of curved material boundaries. IEE Proc. MWAP. 1997;144(5):382-388. DOI: 10.1049/ip-map:19971226.
  10. Sheen DM, Ali SM, Abouzahra MD, Kong JA. Application of the three dimensional finite—difference time—domain method to the analysis оf planar microstrip circuits. IЕЕЕ Trans. Microwave Theory Tech. 1990;38:849-857. DOI: 10.1109/22.55775.
  11. Chen Y, Mittra R, Harms P. Finite—difference time—domain algorithm for solving Maxwell’s equations in rotationally symmetric geometries. IЕЕЕ Trans. Microwave Theory Tech. 1996;44(6):832-839. DOI: 10.1109/22.506441.
  12. Hadi MF, Piket-May M. A modified FDTD (2,4) scheme for modeling electrically large structures with high—phase accuracy. IEEE Trans. Antennas Prop. 1997;45(2):254-264. DOI: 10.1109/8.560344.
  13. Chamberlin K, Gordon L. Modeling good conductors using the finite difference time—domain technique. IEEE Trans. Electromagnetic Comatib. 1995;37(2):210-216. DOI: 10.1109/15.385885.
  14. Schneider J, Hudson S. A finite—difference time—domain method applied to anisotropic material. IEEE Trans. Antennas Prop. 1993;41(7):994-999. DOI: 10.1109/8.237636.
  15. Garcia SG, Hung Вао TM, R. Martin G, Olmedo BG. On the application of finite methods in time domain to anisotropic dielectric waveguides. IЕЕЕ Trans. Microwave Theory Tech. 1996;44(12):2195-2206. DOI: 10.1109/22.556447.
  16. Yildririm BS, Badawy E, Sharawy Е. Finite—difference time—domain analysis оf microwave ferrite devices. In: IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest. Vol. 2. 1997. Denver, CO, USA. P. 1113-1116. DOI: 10.1109/MWSYM.1997.602996.
  17. Joseph RM, Hagness SC, Taflove А. Direct time integration оf Maxwell’s equations in linear dispersive media with absorbtion for scattering and propagation оf femtosecond electromagnetic pulses. Opt. Letters. 1991;16(18):1412-1414. DOI: 10.1364/ol.16.001412.
  18. Sullivan DM. Frequency—dependent FDTD methods using Z tranforms. IEEE Trans. Antennas Prop. 1992;40(10):1223-1230. DOI: 10.1109/8.182455.
  19. Sullivan DM. Z—tranform theory аnd FDTD method. IEEE Trans. Antennas Prop. 1996;44(1):28-34. DOI: 10.1109/8.477525.
  20. Luebbers R, Hunsberger FP, Kunz KS, Standler RB, Schneider M. A frequency—dependent finite—difference time—domain formulation for dispersive materials. IEEE Trans. Electromagnetic Comatib. 1990;32(3):222-227. DOI: 10.1109/15.57116.
  21. Chen Q, Katsurai M, Aoyagi PH. An FDTD formulation for dispersive media using а current density. IEEE Trans. Antennas Prop. 1998;46(11):1739-1746. DOI: 10.1109/8.736632.
  22. Andreev JV, Grigoriev AD. Simulation of transient electromagnetic fields in regions filled with dispersive medium. In: XI Int. Winter School on Micr. Elect & Radiophys. Book оf Abstacts. 2—6 March, 1999. Saratov, Russia. Saratov: Saratov State University Publishing; 1999. P. 65-66.
  23. Joseph RM, Taflowe А. FDTD Maxwell’s equations models for nonlinear electrodynamics аnd optics. IEEE Trans. Antennas Prop. 1997;45(3):364-374. DOI: 10.1109/8.558652.
  24. Buccella C, Orlandi A. Time domain iterative methods for inhomogeneous and non-linear wave equations in lossy media. In: Рrос. of the Third International Conference on Computation in Electromagnetics (Conf. Publ. No. 420). 1996. Bath, UK. P. 265-270. DOI: 10.1049/cp:19960196.
  25. Mur G. Absorbing boundary conditions for finite—difference approximation of time—domain electromagnetic field equation. IEEE Trans. Electromagnetic Comatib. 1981;23(4):377-382. DOI: 10.1109/TEMC.1981.303970.
  26. Blashak JG, Kriegsman. A comparative study оf absorbing boundary conditions. J. Comp. Phys. 1988;77(1):109-139.
  27. Engquist B, Majda А. Absorbing boundary conditions for the numerical simulation of waves. Math. Comp. 1977;31(139):629-651.
  28. Ait—Sadi R, Emson CRI. Practical experience in using absorbing boundary conditions with FDTD method. In: Proc. оf the Third International Conference on Computation in Electromagnetics (Conf. Publ. No. 420). 1996. Bath, UK. P. 36-39. DOI: 10.1049/cp:19960154.
  29. Berenger JP. A perfectly matched layer for the absorbtion of electromagnetic waves. J. Comp. Phys. 1994;114(2):185-200. DOI: 10.1006/jcph.1994.1159.
  30. Mittra R, Pekel U. A new look аt the perfectly matched layer (PML) concept for the reflectionless absorbtion of electromagnetic waves. IEEE Microwave and Guided Wave Letters. 1995;5(3):84-86. DOI: 10.1109/75.366461.
  31. Peng J, Balanis A. A generalized reflection-free domain—truncation method: transparent absorbing boundary. IEEE Trans. Antennas Prop. 1998;46(7):1015-1022. DOI: 10.1109/8.704803.
  32. Oguz U, Gurel L, Arikan О. An efficient and accurate technique for thе incident-wave excitations in the FDTD method. IЕЕЕ Trans. Microwave Theory Tech. 1998;46(6):869-882. DOI: 10.1109/22.681215.
  33. Buechler DN, Roper DH, Durney CH, Christensen DA. Modeling sources in FDTD formulation аnd their use in quantifying source and boundary condition errors. IЕЕЕ Trans. Microwave Theory Tech. 1995;43(4):810-814. DOI: 10.1109/22.375228.
  34. Martin Т. An improved near— to far-zone transformation for the finite-difference time-domain method. IEEE Trans. Antennas Prop. 1998;46(9):1263-1271. DOI: 10.1109/8.719968.
Поступила в редакцию: 
27.04.1999
Принята к публикации: 
03.08.1999
Опубликована: 
01.10.1999
  • 101 просмотр