本書(shū)在論述電磁場(chǎng)數(shù)值方法的分類(lèi)，共性和實(shí)現(xiàn)技巧的基礎(chǔ)上，分章節(jié)系統(tǒng)的論述了求解電磁場(chǎng)工程問(wèn)題的三大數(shù)值方法-差分法、有限元法和矩量法。本書(shū)在論述電磁場(chǎng)數(shù)值方法的分類(lèi)、共性和實(shí)現(xiàn)方法的基礎(chǔ)上，分章節(jié)系統(tǒng)地論述了求解電磁場(chǎng)工程問(wèn)題的三大基本數(shù)值方法--差分法、有限元法和矩量法。本書(shū)闡明了這幾種計(jì)算方法的基本原理和解題步驟，并對(duì)各種方法的優(yōu)勢(shì)和局限性、相互聯(lián)系與應(yīng)用區(qū)域等作了介紹。在第6章，對(duì)現(xiàn)在常用的電磁場(chǎng)數(shù)值方法中的快速算法和混合算法作了介紹。附錄提供了部分計(jì)算程序，以供參考。
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前言
第0章緒論1
0.1數(shù)值方法產(chǎn)生的歷史和發(fā)展現(xiàn)狀1
0.2數(shù)值方法的地位和作用2
0.3數(shù)值方法的特性和分類(lèi)3
0.4數(shù)值方法的前后處理4
0.5數(shù)值方法的代碼實(shí)現(xiàn)6
第1章有限差分法8
1.1有限差分法基礎(chǔ)8
1.1.1差分與差商8
1.1.2求解步驟與網(wǎng)格劃分10
1.2靜態(tài)場(chǎng)問(wèn)題的差分法11
1.2.1差分格式的建立11
1.2.2邊界條件的處理14
1.3差分方程組的求解21
1.3.1差分方程組的特性21
1.3.2差分方程組的解法24
1.4工程應(yīng)用舉例27
1.5場(chǎng)強(qiáng)及相關(guān)量的求解34
1.6時(shí)諧場(chǎng)的差分解法36
習(xí)題41
第2章時(shí)域場(chǎng)中的有限差分法43
2.1波動(dòng)方程的差分法43
2.2FDTD基本原理46
2.2.1Yee網(wǎng)格和差分格式46
2.2.2邊界條件51
2.2.3解的穩(wěn)定性和數(shù)值色散52
2.3激勵(lì)源54
2.4處理開(kāi)放域問(wèn)題的關(guān)鍵技術(shù)57
2.4.1總場(chǎng)散射場(chǎng)分離57
2.4.2吸收邊界條件58
2.4.3近遠(yuǎn)場(chǎng)變換60
2.5應(yīng)用舉例61
習(xí)題67
第3章有限元法68
3.1變分原理69
3.2與線(xiàn)性邊值問(wèn)題等價(jià)的變分問(wèn)題74
3.3基于變分原理的差分方程75
3.4有限元法求解步驟80
3.4.1場(chǎng)域剖分80
3.4.2單元插值與插值函數(shù)83
3.4.3有限元方程的建立86
3.4.4方程組求解99
3.5應(yīng)用舉例104
3.6矢量有限元簡(jiǎn)介109
3.6.1邊值問(wèn)題109
3.6.2三角形單元的矢量基函數(shù)110
3.6.3矢量有限元方程111
習(xí)題114
第4章矩量法115
4.1矩量法概述115
4.2基函數(shù)和權(quán)函數(shù)選擇117
4.3電磁場(chǎng)表面積分方程122
4.3.1等效原理122
4.3.2格林函數(shù)124
4.3.3電磁場(chǎng)中的散射輻射公式126
4.3.4三種形式的表面積分方程127
4.4應(yīng)用舉例129
習(xí)題139
第5章快速算法及混合方法140
5.1快速算法簡(jiǎn)介140
5.1.1快速多極子方法141
5.1.2自適應(yīng)積分方程150
5.1.3自適應(yīng)交叉近似方法156
5.2混合方法簡(jiǎn)介162
5.2.1有限元邊界積分163
5.2.2矩量法與物理光學(xué)法167
5.3加速計(jì)算手段170
課程設(shè)計(jì)172
參考文獻(xiàn)174
附錄程序示例(MATLAB)176
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