Newmark算法在复杂色散介质FDTD分析中的应用和多离子磁等离子体FDTD算法研究

项目名称： Newmark算法在复杂色散介质FDTD分析中的应用和多离子磁等离子体FDTD算法研究

项目编号： No.61401344

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 无线电电子学、电信技术

项目作者： 王飞

作者单位： 西安电子科技大学

项目金额： 20万元

中文摘要： 线性、非线性和增益等复杂色散介质电磁特性时域有限差分（FDTD）分析的传统辅助方程（ADE）方法是基于中心差分近似实现时域步进计算的，这些辅助方程都是二阶时域微分方程。本项目首先研究和给出二阶时域微分方程中心差分近似的稳定性条件，对比Courant条件以分析传统ADE方法的计算稳定性。然后，将Newmark算法引入到复杂色散介质的FDTD分析中，通过对辅助方程进行Newmark离散实现无条件稳定时域步进计算，同时给出色散关系以分析数值色散和耗散误差，讨论计算精度。 项目还将在磁层等离子体的FDTD算法方面展开研究。基于多极点形式极化率张量和坐标系转换矩阵，给出任意磁化方向多离子成分磁等离子体的Z变换和移位算子（SO）FDTD方法及其迭代公式。同时，通过分析阻抗匹配条件和无反射条件，将与介质无关完全匹配层（MIPML）吸收边界推广应用于多离子成分磁等离子体，给出吸收层设置方案。

中文关键词： 时域有限差分；Newmark算法；色散介质；多离子成分磁等离子体；

英文摘要： The classical Auxiliary Differential Equation (ADE) approach that allow the Finite-Difference Time-Domain (FDTD) method to model dielectric materials exhibiting linear dispersion, nonlinearity, nonlinear dispersion, and gain, is based on the center di

英文关键词： Finite-Difference Time-Domain；Newmark algorithm；dispersive media；multi-ion magnetized plasma；