【摘要】：本文研究的主要內(nèi)容是含細(xì)小導(dǎo)線的時域有限差分算法。由于細(xì)導(dǎo)線半徑極小,我們根據(jù)工作波長得出所要劃分的網(wǎng)格寬度極大,對于橫截面非常小的導(dǎo)線,為了準(zhǔn)確地模擬導(dǎo)線,需要一個非常高分辨率的網(wǎng)格,但是具有這種高分辨率網(wǎng)格的FDTD是非常昂貴的計算過程。所以針對這個問題,提出了通過引入導(dǎo)線的“單元內(nèi)電感模型”,捕獲離散化三維空間中存在的細(xì)線的影響,將導(dǎo)線與三維體積分開,并且推導(dǎo)出了導(dǎo)線上電流和電荷密度的偏微分方程,然后用FDTD算法同時求解電流和電荷密度的差分方程,大大縮減了計算時間和成本。我們首先介紹了時域有限差分算法基本原理,接著詳細(xì)推導(dǎo)了含細(xì)導(dǎo)線模型算法,提出了針對該算法的新的穩(wěn)定性條件,對自由空間細(xì)導(dǎo)線模型進(jìn)行了仿真模擬,通過研究我們可以得出不同長度的細(xì)導(dǎo)線對不同電磁脈沖的定量耦合特性,將該算法擴(kuò)展到多導(dǎo)線模型,研究了導(dǎo)線之間的互感效應(yīng),分析了產(chǎn)生這些現(xiàn)象的原因,得到了電磁脈沖對細(xì)導(dǎo)線耦合的規(guī)律,最后將細(xì)導(dǎo)線問題擴(kuò)大到大型電磁系統(tǒng)中建模,研究了細(xì)導(dǎo)線和整個環(huán)境間的相互影響。我們通過利用CST仿真軟件實現(xiàn)了對該模型的模擬仿真,和細(xì)導(dǎo)線FDTD算法數(shù)值計算結(jié)果進(jìn)行比較,驗證了算法的正確性以及計算速度優(yōu)勢。這些計算結(jié)果對研究包括諸如閃電在內(nèi)的各種電磁脈沖對輸電線路以及電纜,系統(tǒng)內(nèi)的導(dǎo)線的影響等電磁兼容相關(guān)領(lǐng)域問題有重要意義。
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN03
【圖文】：

學(xué)位論文 第二章 時域有限我們將式（2.1）和（2.2）重新寫成如式（2.3）和（2.4）所E1E Ht H1Et Yee 氏元胞法的基礎(chǔ)上對上述 Maxwell 方程離散化[45-46]，圖 圖可知電場E 和磁場H 在空間上交錯排列，相隔二分之一元緣，H 分量在元胞的表面，目的是方便進(jìn)行差分運(yùn)算。

1 21, ,2 211 12 , ,2 2t i j k t t i j k 1 1 2 2 1 1 1 1 1 , , , , 2 2 2 2 2 n n ny x xH i j k H i j k H x y 1 1, ,2 21 1, ,2 2ti j k i j k 1 1 1 1, , , , , 1, 2 2 2 n n ny x xi j k E i j k E i j k Ex y 為每個元胞賦予電導(dǎo)率和介電常數(shù)值時兩種不同介質(zhì)交界面的元胞的邊界同樣4 個元胞邊界的介電常數(shù)和電導(dǎo)率值。

121 12 21 1 1( , , ) , , ,( )2 2 2nz z i jkH i j k H x y z n t 時域有限差分格式可以從如下的 Maxwell 方程的積分形式C S SE dl B dS M dSt C S S SH dl D dS E dS J dSt 積分在主網(wǎng)格的一個單元面上計算，線積分在環(huán)繞該面元為中心的一個環(huán)路積分的例子，以 Hx、Hy為中心的環(huán)路積的面積分在輔助網(wǎng)格的一個單元面上計算，線積分在環(huán)了以 Ez為“中心”的一個環(huán)路積分的例子，以 Ex、Ey為中

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本文編號：2781185