時域有限差分法及其在等離子體隱身技術中的應用.pdf

1、本文題目來源于國家自然科學基金重大研究計劃項目（No：90405004）——等離子體與吸波涂層組合下飛行器對雷達波散射的數(shù)值模擬研究。本文的研究目的是研究和發(fā)展高效的適合于等離子體隱身技術的時域有限差分法，并將其用于仿真等離子體與電磁波的相互作用。 在前人研究的基礎上，本文對時域有限差分法（FDTD）及其在等離子體隱身技術中的應用進行了系統(tǒng)的分析和研究。在本文中，對時域有限差分法和等離子體隱身技術兩者既進行了個體研究，又將兩者

2、相結合研究。本文主要從以下四個部分展開論述： 首先研究了時域有限差分法的基礎部分。分析了麥克斯韋旋度方程和Yee元胞及其各場分量節(jié)點位置分布，詳細給出了直角坐標系中的時域有限差分法離散形式，討論了時域有限差分法的數(shù)值穩(wěn)定性。 其次研究了時域有限差分法的核心部分。詳細介紹Berenger完全匹配層（PML）以及各項異性完全匹配層（UPML），闡明了總場邊界的處理以及入射波加入的方法，介紹了近—遠場變換以及雷達散射截面。

3、 然后研究和發(fā)展高效的適合于等離子體隱身技術的時域有限差分法，推導出適合色散介質的歸一化的Z變換時域有限差分法（ZTFDTD），以德拜介質、人體肌肉組織以及非磁化等離子體為例介紹了ZTFDTD的應用，并給出了三者的ZTFDTD離散形式。 最后以等離子體隱身技術的原理、優(yōu)缺點等為基礎，將ZTFDTD較為完整的引入等離子體仿真與計算，開發(fā)了基于ZTFDTD、UPML、RCS等的時域有限差分法軟件。通過二維模型（不均勻非磁