近年來隨著我國高性能計(jì)算硬件設(shè)施的快速發(fā)展,大場景高性能電磁數(shù)值計(jì)算已成為復(fù)雜電磁環(huán)境問題研究的重要手段,其應(yīng)用前景十分廣泛。時(shí)域有限差分法（FDTD）因其具有簡明、直觀、易于并行實(shí)現(xiàn)等特點(diǎn),越來越受到重視。研究時(shí)域有限差分?jǐn)?shù)值計(jì)算相關(guān)技術(shù)具有十分重要的理論及實(shí)際意義。本文以石家莊鐵道大學(xué)軌道交通電磁環(huán)境效應(yīng)研究所實(shí)際科研項(xiàng)目為背景,系統(tǒng)研究了時(shí)域有限差分前處理、數(shù)值計(jì)算、后處理等部分內(nèi)容,主要工作如下:（1）自適應(yīng)FDTD共形網(wǎng)格剖分技術(shù)為減小模型剖分所產(chǎn)生的誤差,討論并實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)模型共形Yee網(wǎng)格生成技術(shù)。通過GiD軟件對(duì)目標(biāo)模型進(jìn)行剖分來獲得三角面元數(shù)據(jù)文件,基于該類型文件,對(duì)比了“投影求交法”和面積比較法生成Yee網(wǎng)格原理。本文采用更易理解的面積比較法生成網(wǎng)格,在其基礎(chǔ)上詳細(xì)研究了共形面可能出現(xiàn)的各種情況,對(duì)每種情況作出處理,并根據(jù)法線方向?qū)崿F(xiàn)介質(zhì)區(qū)域填充,最終使用C++語言編程實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜模型的自適應(yīng)共形網(wǎng)格技術(shù),為下文FDTD法仿真提供了精確有效的模型。（2）基于GiD進(jìn)行FDTD程序設(shè)計(jì)基于GiD軟件進(jìn)行二次開發(fā),為研究雷電對(duì)高鐵電磁環(huán)境的影響,基于GiD,添加了雷電等激勵(lì)... 

【文章來源】：石家莊鐵道大學(xué)河北省

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

論文框架結(jié)構(gòu)

3 時(shí)域有限差分法原理1966 年 K.S.Yee 提出基于六面體的網(wǎng)格離散計(jì)算空間，從而得到麥克程的數(shù)值解。時(shí)域有限差分法在空間中直接將電磁場基本方程做差分離微分形式變成差分形式。這樣就把求解時(shí)域中的微分方程轉(zhuǎn)化成迭代求方程的形式，并且能夠很好的模擬出電磁波傳播的相關(guān)特性。由于計(jì)算有限且計(jì)算時(shí)間不能無限長，所以除了完成差分格式的轉(zhuǎn)化還需要設(shè)置邊界條件。FDTD 法需要在有邊界的區(qū)域中進(jìn)行計(jì)算，但是要模擬出無限效果，就需要邊界條件滿足一些特殊要求。設(shè)置的邊界條件需要能夠保波“向外傳播”的特性，產(chǎn)生的反射足夠小，還需要保持解的穩(wěn)定性。主要內(nèi)容是對(duì)差分格式和邊界條件設(shè)置做出詳細(xì)介紹。3.1 Yee 差分格式Maxwell 方程的時(shí)域形式：

收集的第一回?fù)綦娏餍畔⑾嗤�。但是該模型沒有明顯的積分式，不易于編寫。雙指數(shù)模型是由以前的學(xué)者通過觀察儀器上測出感應(yīng)電流的波形到啟發(fā)后提出的，所以該表達(dá)式清楚的描述出雷電流和時(shí)間的關(guān)系，而 α，β 和 I0參數(shù)賦予物理意義，函數(shù)式在 t=0 時(shí)，一階導(dǎo)數(shù)有最大值，數(shù)沒有連續(xù)一階導(dǎo)數(shù)。但是正因?yàn)樵撃Ｐ捅容^簡單，而且能夠表現(xiàn)出通電流的主要信息，并且可以很方便的實(shí)現(xiàn)積分和微分運(yùn)算。所以雙指數(shù)是得到了普遍的認(rèn)可，并且直到現(xiàn)在仍然被采用，同時(shí)該模型也是文獻(xiàn)多的模型。由于該模型便于編程實(shí)現(xiàn)，并且能夠反映出雷電流的主要變本文在編程實(shí)現(xiàn)時(shí)采用的是該模型來描述雷電流波形。.2.2 雷電激勵(lì)源設(shè)置基于以上的優(yōu)缺點(diǎn)分析，在本文的研究中雷電激勵(lì)源是采用雙指數(shù)函模型來進(jìn)行描述的。雷電流的特點(diǎn)有作用時(shí)間短、電流大、電流的變化、沖擊的電壓高。雷擊電流根據(jù)作用時(shí)間可以分為三部分，分別是首次長時(shí)間雷擊電流，三部分對(duì)應(yīng)的波形如圖 2-5 所示。

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3495961