MATLAB三维波动传播仿真分析系统

资 源 简 介

该系统基于MATLAB实现电磁波/声波在三维空间的高效仿真，支持自定义介质参数与多种波源设置，并提供直观的可视化分析界面，适用于科研与教学场景。

详 情 说 明

基于MATLAB的三维波动传播仿真分析系统

项目介绍

本项目是一个基于MATLAB平台开发的三维波动传播仿真分析系统，主要用于模拟和分析电磁波或声波在三维复杂介质环境中的传播过程。系统通过求解三维波动方程，支持用户自定义介质参数和波源特性，提供从波场数值计算到多维可视化分析的全套解决方案，可广泛应用于通信、声学、电磁兼容等领域的研究与教学。

功能特性

• 核心求解器：实现三维波动方程的时域有限差分（FDTD）数值求解，支持自定义介质参数（介电常数、声速、损耗系数）
• 多种波源模型：支持点源、平面波源、定向波源等多种波源类型设置
• 高级可视化：

- 三维波场传播动态渲染与动画导出（MP4格式） - 任意截面场强分布可视化（XY、XZ、YZ平面及自定义斜面） - 可交互的三维可视化界面，支持实时旋转、缩放操作

• 专业分析工具：

- 传播路径与多径效应模拟分析 - 时域和频域双重分析模式 - 传播损耗曲线自动生成

• 性能优化：采用矩阵运算优化和并行计算技术，提升大规模仿真效率

使用方法

基本仿真流程

1. 参数配置：编辑主配置文件，设置仿真区域尺寸、网格分辨率、波源参数、介质特性等
2. 运行仿真：执行主程序启动计算过程，系统将显示实时进度
3. 结果分析：仿真完成后自动生成可视化结果，用户可通过交互界面探索数据
4. 数据导出：支持场强数据、动画、图表和参数报告的多格式导出

参数设置示例

% 空间参数设置 domainSize = [10, 10, 10]; % 仿真区域尺寸（米） gridResolution = 0.1; % 网格分辨率（米）

% 波源参数设置 sourceType = 'point'; % 点源类型 sourcePosition = [5,5,5]; % 波源坐标 frequency = 1000; % 频率（Hz）

系统要求

• MATLAB版本：R2018b或更高版本
• 必需工具箱：

- 信号处理工具箱（Signal Processing Toolbox） - 图像处理工具箱（Image Processing Toolbox）

• 硬件建议：

- 内存：8GB以上（大规模仿真建议16GB+） - 显卡：支持OpenGL 3.3及以上，独立显卡推荐

• 操作系统：Windows 10/11，Linux或macOS

文件说明

主程序文件作为系统的核心调度与控制中枢，承担着参数初始化、仿真流程协调与结果输出的关键职责。它整合了波动方程求解器、可视化渲染引擎以及数据分析模块，能够根据用户配置自动选择适当的数值算法，管理三维数据场的时序演化过程，并生成交互式可视化界面供用户进行动态观测与截面分析。此外，该文件还实现了仿真参数的完整性校验与并行计算资源的优化分配。