一种高效计算各向异性磁化等离子体的时域有限差分算法

doi:10.3969/j.issn.1001-246X.2009.03.012

计算物理 ›› 2009, Vol. 26 ›› Issue (3): 415-421.DOI: 10.3969/j.issn.1001-246X.2009.03.012

一种高效计算各向异性磁化等离子体的时域有限差分算法

钟双英¹, 刘崧^1,2

1. 南昌大学理学院, 江西南昌 330031;
2. 南京航空航天大学信息科学与技术学院, 江苏南京 210016

收稿日期:2007-12-11 修回日期:2008-08-12 出版日期:2009-05-25 发布日期:2009-05-25
作者简介:钟双英(1968-),女,江西南昌,硕士,从事电磁场理论及数值计算研究.
基金资助:
国家自然科学基金(批准号:60771017);江西省教育厅科技项目(批准号:Z-03510)资助项目

Efficient FDTD Algorithm for Anisotropic Magnetized Plasma

ZHONG Shuangying¹, LIU Song^1,2

1. School of Sciences, Nanchang University, Nanchang 330031, China;
2. College of Information Science and Technology, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 210016, China

Received:2007-12-11 Revised:2008-08-12 Online:2009-05-25 Published:2009-05-25

摘要/Abstract

摘要： 利用电流密度和电场强度的卷积关系,引入电流密度和电场强度分段线性近似,导出一种适合各向异性磁化等离子体介质的FDTD算法的计算公式.计算各向异性碰撞磁化等离子体平板对平行于磁场传播的电磁波的反射和透射系数,与解析结果比较,验证该算法的高效性和高精度,与电流密度卷积(JEC)算法和分段线性电流密度卷积(PLCDRC)算法相比,计算精度及计算效率显著提高.此外,用该算法验证了法拉第旋转效应.

关键词: FDTD算法, 电磁波, 磁化等离子体

Abstract: A novel finite-difference time-domain(FDTD) method for anisotropic magnetized plasma is derived with piecewise linear approximation and recursive convolutions of current density J and electric field E.J and E employ a piecewise linear approximation,respectively.High efficiency and accuracy of the method are confirmed with reflection and transmission coefficients through a collisional magnetized plasma slab with propagation direction parallel to biasing field.Compared with frequency domain analytic results,good agreement is observed.The proposed method shows higher efficiency and accuracy than current density convolution(JEC-FDTD) and piecewise linear current density recursive convolution(PLCDRC-FDTD) approaches.In addition,Faraday rotation effect is demonstrated.

Key words: FDTD methods, electromagnetic wave, magnetized plasma

中图分类号:

O451

钟双英, 刘崧. 一种高效计算各向异性磁化等离子体的时域有限差分算法[J]. 计算物理, 2009, 26(3): 415-421.

ZHONG Shuangying, LIU Song. Efficient FDTD Algorithm for Anisotropic Magnetized Plasma[J]. CHINESE JOURNAL OF COMPUTATIONAL PHYSICS, 2009, 26(3): 415-421.

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一种高效计算各向异性磁化等离子体的时域有限差分算法

Efficient FDTD Algorithm for Anisotropic Magnetized Plasma

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