一个二维的方柱FDTD散射

资 源 简 介

一个二维的方柱FDTD散射

详 情 说 明

在计算电磁学领域，时域有限差分（FDTD）方法是模拟电磁波与物体相互作用的重要数值技术。对于二维方柱的散射问题，我们可以将其简化为二维情况来处理，特别是当方柱在第三个维度上无限延伸时。

TM模式（横磁波）意味着磁场完全位于xy平面内，而电场则沿z方向极化。这种模式的选择使得问题简化，因为只需要考虑Ez、Hx和Hy三个场分量。FDTD算法通过离散化的Maxwell方程在这些分量间交替更新，实现电磁波在计算域中的传播模拟。

对于方柱散射问题，通常在计算域中心放置完美导体(PEC)方柱作为散射体。入射波一般采用高斯脉冲或正弦调制高斯波，从边界注入计算域。为了准确模拟开放空间的散射问题，必须使用吸收边界条件（如PML）来消除非物理反射。

场更新过程遵循Yee算法的时间步进方式，其中电场和磁场在时间上交错计算。对于TM模式，电场Ez的更新会涉及周围四个磁场的旋度，而磁场Hx和Hy的更新则分别与Ez在y和x方向的差分相关。

通过这种模拟，我们可以观察入射波与方柱相互作用后产生的散射场，分析近场分布和远场散射特性。这种二维FDTD模拟为理解更复杂的三维电磁散射问题奠定了基础，同时计算效率也显著提高。