计算物理 ›› 2016, Vol. 33 ›› Issue (3): 333-340.

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基于高阶叠层矢量基函数的E-H时域有限元方法分析谐振腔和波导结构

叶珍宝, 周海京   

  1. 北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100094
  • 收稿日期:2015-03-18 修回日期:2015-06-24 出版日期:2016-05-25 发布日期:2016-05-25
  • 通讯作者: 周海京,E-mail:zhou_haijing@iapcm.ac.cn
  • 作者简介:叶珍宝(1982-),女,博士,助理研究员,主要研究方向为电磁场时域数值计算和区域分解方法及其应用研究,E-mail:ye_zhenbao@iapcm.ac.cn
  • 基金资助:
    国家重点基础研究发展计划(2013CB328904),国家自然科学基金重点项目(61431014)资助

E-H Time-Domain Finite-Element Method with Hierarchical Vector Basis Functions for Analysis of Cavity and Waveguide Structures

YE Zhenbao, ZHOU Haijing   

  1. Institute of Applied Physics and Computational Mathematics, Beijing 100094, China
  • Received:2015-03-18 Revised:2015-06-24 Online:2016-05-25 Published:2016-05-25

摘要: 将高阶叠层矢量基函数用于E-H时域有限元方法,电场和磁场用相同的基函数展开并同时求解,时间离散采用Crank-Nicolson差分格式使得时间步长的选取摆脱稳定性条件的限制,同时采用完美匹配层来截断计算区域.对三维谐振腔及波导结构进行数值模拟与分析,结果表明,相较于低阶基函数,高阶叠层矢量基函数可以有效提高E-H时域有限元方法的计算精度.

关键词: 叠层矢量基函数, 高阶矢量基函数, E-H时域有限元方法, Crank-Nicolson差分格式

Abstract: We present E-H time-domain finite-element method using hierarchical high-order vector basis functions. Electric fields and magnetic fields are computed together and Crank-Nicolson difference scheme is implemented to obtain an unconditionally stable algorithm. Meanwhile, perfectly matched layers are used for truncation of unbounded regions. Three-dimensional cavity and waveguide structures are simulated. It shows that accuracy is improved by E-H TDFEM method with higher-order basis functions.

Key words: hierarchical basis functions, higher-order basis functions, time-domain finite-element method, Crank-Nicolson scheme

中图分类号: