時(shí)域有限差分法及其在等離子體隱身技術(shù)中的應(yīng)用.pdf

1、本文題目來源于國(guó)家自然科學(xué)基金重大研究計(jì)劃項(xiàng)目（No：90405004）——等離子體與吸波涂層組合下飛行器對(duì)雷達(dá)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(shù)的時(shí)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(chǔ)上，本文對(duì)時(shí)域有限差分法（FDTD）及其在等離子體隱身技術(shù)中的應(yīng)用進(jìn)行了系統(tǒng)的分析和研究。在本文中，對(duì)時(shí)域有限差分法和等離子體隱身技術(shù)兩者既進(jìn)行了個(gè)體研究，又將兩者

2、相結(jié)合研究。本文主要從以下四個(gè)部分展開論述： 首先研究了時(shí)域有限差分法的基礎(chǔ)部分。分析了麥克斯韋旋度方程和Yee元胞及其各場(chǎng)分量節(jié)點(diǎn)位置分布，詳細(xì)給出了直角坐標(biāo)系中的時(shí)域有限差分法離散形式，討論了時(shí)域有限差分法的數(shù)值穩(wěn)定性。 其次研究了時(shí)域有限差分法的核心部分。詳細(xì)介紹Berenger完全匹配層（PML）以及各項(xiàng)異性完全匹配層（UPML），闡明了總場(chǎng)邊界的處理以及入射波加入的方法，介紹了近—遠(yuǎn)場(chǎng)變換以及雷達(dá)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(shù)的時(shí)域有限差分法，推導(dǎo)出適合色散介質(zhì)的歸一化的Z變換時(shí)域有限差分法（ZTFDTD），以德拜介質(zhì)、人體肌肉組織以及非磁化等離子體為例介紹了ZTFDTD的應(yīng)用，并給出了三者的ZTFDTD離散形式。 最后以等離子體隱身技術(shù)的原理、優(yōu)缺點(diǎn)等為基礎(chǔ)，將ZTFDTD較為完整的引入等離子體仿真與計(jì)算，開發(fā)了基于ZTFDTD、UPML、RCS等的時(shí)域有限差分法軟件。通過二維模型（不均勻非磁