基于MATLAB的二维FDTD电磁场仿真工具箱

资 源 简 介

本项目采用时域有限差分法（FDTD）实现二维电磁场的数值模拟，支持自定义介质参数、PML吸收边界及多种激励源配置。通过实时可视化电场与磁场分布，可直观分析电磁波的传播、反射和透射行为，适用于计算电磁学教学与基础研究。

详 情 说 明

基于FDTD方法的二维电磁场时域仿真与分析系统

项目介绍

本项目实现了一个基于时域有限差分(FDTD)方法的二维电磁场数值仿真系统。系统采用Yee网格离散化技术，能够模拟电磁波在复杂介质环境中的传播、反射和透射行为。通过集成完美匹配层(PML)吸收边界条件，有效降低了边界反射，提高了仿真精度。系统提供完整的电磁场可视化分析功能，适用于电磁波传播特性研究和教学演示。

功能特性

• 核心算法：基于FDTD方法的电磁场时域迭代计算
• 边界处理：支持PML吸收边界条件参数配置
• 介质支持：可定义任意介电常数、磁导率和电导率分布的复杂介质环境
• 激励源类型：高斯脉冲源，支持位置、频率和幅度参数灵活配置
• 可视化分析：

- 电场/磁场时空分布实时显示 - 特定位置场值时间序列分析 - 电磁场能量密度分布计算与动画演示

• 参数输出：生成仿真配置报告和性能指标分析

使用方法

1. 参数配置：设置仿真区域网格尺寸、空间步长和时间步长
2. 介质定义：配置介电常数、磁导率和电导率分布矩阵
3. 边界设置：指定PML层厚度及相关参数
4. 激励源设置：定义高斯脉冲源的位置和特性参数
5. 运行仿真：执行主程序开始电磁场时域计算
6. 结果分析：查看场分布图、时间序列曲线和能量传播动画

系统要求

• 操作系统：Windows/Linux/macOS
• 软件环境：MATLAB R2018a或更高版本
• 内存要求：最低4GB RAM（推荐8GB以上）
• 存储空间：至少1GB可用磁盘空间

文件说明

主程序文件实现了系统的核心仿真流程，包括电磁场更新方程的数值求解、边界条件处理、激励源注入以及结果数据的实时可视化。该文件整合了介质参数初始化、时间步进迭代计算和多种分析输出功能，通过模块化设计确保仿真过程的高效执行和结果的可视化展示。