MATLAB二维TM波FDTD仿真系统：PML吸收边界条件实现

资 源 简 介

本项目基于MATLAB实现了二维横磁波（TM波）的时域有限差分（FDTD）数值仿真，专门针对空气介质环境设计。系统通过完美匹配层（PML）技术设置吸收边界条件，有效模拟电磁波在无界空间中的传播特性，仅考虑Ez电场分量。

详 情 说 明

二维TM波FDTD仿真与PML吸收边界条件实现系统

项目介绍

本项目实现二维横磁波（TM波）的时域有限差分（FDTD）数值仿真，专门针对空气介质环境设计。系统通过完美匹配层（PML）技术设置吸收边界条件，有效模拟电磁波在无界空间中的传播特性。项目仅考虑Ez电场分量以及Hx、Hy磁场分量的电磁场分布，能够准确计算电磁波在二维空间中的传播、反射和吸收过程。

功能特性

• TM波FDTD仿真：实现二维横磁波的时域有限差分算法，精确计算电磁场演化
• PML吸收边界：采用完美匹配层技术有效吸收边界反射波，模拟无界空间
• 多种激励源支持：支持高斯脉冲和正弦波等多种激励源类型
• 参数灵活配置：可自定义仿真区域、时间步长、介质参数等关键参数
• 丰富的结果输出：提供电磁场时空分布、场强变化曲线、能量衰减分析等
• 可视化展示：生成二维场分布动态图、等值线图和传播动画

使用方法

1. 参数设置：根据需要修改仿真参数，包括网格尺寸、时间步长、激励源特性等
2. 运行仿真：执行主程序开始FDTD计算过程
3. 结果分析：查看输出的电磁场数据和可视化结果
4. 性能评估：通过边界吸收效果和能量衰减特性分析PML性能

系统要求

• MATLAB R2016a或更高版本
• 推荐内存：8GB以上（针对大规模网格仿真）
• 磁盘空间：根据仿真规模和数据保存需求而定

文件说明

主程序文件整合了系统的核心功能，包括仿真参数初始化、电磁场更新循环、PML边界条件处理、激励源注入、数据记录存储以及结果可视化生成。它负责协调整个FDTD计算流程，从网格划分到时间步进计算，最终输出电磁场的时空演化结果和性能分析数据。