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专利号: 2023112070201
申请人: 安徽大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-10-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于高阶矩阵指数完美匹配层的FDTD计算方法,其特征在于,包括以下步骤:将麦克斯韦方程引入至无损无源的PML区域,得到PML区域公式;

引入高阶PML拉伸坐标函数,并将所述坐标函数在频域内拆分为任意阶通式,得到拆分通式;

基于所述拆分通式求解所述PML区域公式,得到更新公式;

所述PML区域公式为:

其中,Dx和Bx为x方向上的电位移矢量和磁通密度,sy和sz为拉伸坐标函数,Hz和Hy为z方向上和y方向上的磁场;

其中,η=y,z,κmη、σmη和αmη为高阶PML拉伸坐标函数引入的参数,κmη大于等于1,σmη和αmη非负,M为高阶PML拉伸坐标函数的总阶数,m为阶数;

所述拆分通式为:

其中,l为与m不相等的阶数,P(m,l)η=κlησmη+αmηκmηκlη‑κmησlη‑αlηκmηκlη;

得到二阶拆分通式的方法包括:令:

其中, ε0为空气中的介电常数;

令M=2,则得到所述二阶拆分通式:得到所述更新公式的方法包括:将所述二阶拆分通式引入至所述PML区域公式中,并引入辅助变量,得到x方向上的电位移矢量Dx;

对所述电位移矢量Dx和所述辅助变量进行傅里叶变换得到第一公式,并将所述第一公式使用时间积分,得到解析解;

基于所述解析解得到所述更新公式;

所述电位移矢量Dx为:

其中,所述辅助变量为:

所述第一公式为:

其中,

所述解析解为:

其中,

rmΞη=(1‑rmΞη)/vmη,r′mΞη=rmΞη·umη·O(m,l)η/P(m,l)η,所述更新公式为:

其中,

2.基于高阶矩阵指数完美匹配层的FDTD计算系统,所述计算系统应用权利要求1所述的计算方法,其特征在于,包括:第一计算模块、第二计算模块和更新模块;

所述第一计算模块用于将麦克斯韦方程引入至无损无源的PML区域,得到PML区域公式;

所述第二计算模块用于引入高阶PML拉伸坐标函数,并将所述坐标函数在频域内拆分为任意阶通式,得到拆分通式;

所述更新模块用于基于所述拆分通式求解所述PML区域公式,得到更新公式。