基于改进型UPML吸收边界条件的电磁波数值模拟

• 作者: 张彬 陈志康 魏丽君
• 来源期刊: 数值计算与计算机应用
• 关键词: 数值模拟 频率域反射误差 时间域反射误差 吸收边界条件 单轴各向异性完全匹配层 自由可变因子
• 年，卷（期）: 2015,（4）
• 页码范围: 241-251
• 语种: 中文

摘要

基于分裂场的完全匹配层(PML)吸收边界条件完成了对非物理反射波的吸收,初步实现了有限区域对无限开放空间的数值模拟,然而在计算区域的边界上需要对场分量进行分裂,增加了Maxwell方程组中独立方程的个数,使场分量迭代复杂,增大了数值计算量.单轴各向异性完全匹配层(UPML)边界条件则不需要对场分量进行分裂,迭代公式简单,便于程序实现,本文在常规UPML上增加了自由可变因子,使得对低频成分的反射波具有更好的吸收效果.本文首先推导了TMz波的改进型UPML方程组,给出了改进型UPML的介电参数分布方式,详细介绍了该算法的程序实现步骤,并以数值算例进行验证,分别采用基于分裂场的PML、常规UPML和改进型UPML边界条件进行数值计算,并从波场快照、时间域反射误差和频率域反射误差等方面,对比了三者的吸收效果,结果表明;在电磁波传播后期,改进型UPML吸收边界条件对低频率成分的反射波具有更好的吸收效果,更真实地模拟了开放的无限空间.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	张彬	中南大学地球科学与信息物理学院	36	189	8.0	12.0
2	魏丽君	湖南铁道职业技术学院铁道供电与电气学院	36	101	6.0	9.0