时域有限差分方法及编程技巧

图书标准信息

• 作者 [美]John、Schneider 著；余文华、李文兴、张朝柱 译；刘培国 校
• 出版社 清华大学出版社
• 出版时间 2015-02
• 版次 1
• ISBN 9787302377719
• 定价 49.00元
• 装帧 平装
• 开本 16开
• 纸张 胶版纸
• 丛书 信息技术和电气工程学科国际知名教材中译本系列

【内容简介】

　　《时域有限差分方法及编程技巧》是一部详细介绍时域有限差分方法、编程技巧和应用的著作。该书深入浅出地介绍了时域有限差分基本理论、关键技术、编程技巧以及工程应用。该书配有一维、二维和三维时域有限差分原程序并详细地解释了编程方法和技巧。
　　该书非常适合研究生和年轻教师用作计算电磁学教材以及科学研究或者工程应用的参考书。

【作者简介】

John B. Schneider，美国华盛顿州立大学电气工程与计算机科学学院教授，IEEE Fellow。发表学术论文 100 多篇，编写专著一部，参与出版专著 3 部。主要研究兴趣包括声学、光学、电磁学、电磁波传播和散射、计算电磁学、计算声学，以及遥感等。

余文华，哈尔滨工程大学特聘教授，2COMU公司总裁。1996—2010年在宾夕法尼 亚州立大学从事计算电磁学研究和软件开发。2007年成立了2COMU公司并担任总裁，主要产品是GEMS电磁仿真软件和系统。发表论文170多篇，出版专著9部、译著2部。 主要研究兴趣包括计算电磁学、高性能计算技术、硬件加速技术以及软件工程等。全球 华人电磁网发起人()。

李文兴，哈尔滨工程大学教授，博士生导师，中国电子学会高级会员，IEEE会员。 主持多项军和民用项目，获省自然科学技术学术成果一等奖、部级科技进步奖4项和省 第二届青年科技奖，国家重点新产品5项、国家重点火炬计划2项。发表论文70余篇，其 中SCI检索30余篇，出版专著3部、教材1部。

张朝柱，哈尔滨工程大学教授，工学博士，博士生导师，IEEE会员，宇航学会会 员。教育部高等学校电子信息类专业教学指导委员会委员，《电子与信息学报》编委， 《电子科学学刊（英文版）》编委。从事信号处理在雷达、通信中的应用研究，雷达对 抗技术研究。获省部级科研成果奖3项、省级教学成果奖3项，出版教材9部，发表论文 80余篇。

刘培国，国防科学技术大学教授，博士生导师。研究领域是电磁兼容与防护、电波 传播、天线以及电磁计算。发表论文150余篇，出版专著3部、教材5部。

【目录】

第 1章数字伪像

1.1引言

1.2有限精确度

1.3符号处理

第 2章电磁学的简要回顾

2.1引言

2.2库仑定律和电场强度

2.3电位移矢量

2.4静电场

2.5梯度、散度和旋度

2.6拉普拉斯运算

2.7高斯定理和斯托克斯定理

2.8电场边界条件

2.9电导率和理想电导体

2.10磁场

2.11磁场边界条件

2.12静态场简述

2.13时域场

2.14时变场总结

2.15无源区的波动方程

2.16一维波动方程的解决方案

第 3章一维时域有限差分 (FDTD)法简介

3.1引言

3.2 Yee算法

3.3一维递推方程

3.4一维 FDTD仿真的计算机实现

3.5基本仿真

3.6一维 PMC边界条件

3.7场的记录

3.8附加源

3.9边界条件

3.10总场/散射场边界条件

3.11非均匀媒质

3.12色散媒质

第 4章 FDTD程序优化

4.1引言

4.2数组和动态内存分配

4.3宏

4.4结构体

4.5改进一

4.6模块化设计和函数初始化

4.7改进二

4.8编译模块化代码

4.9改进三

第 5章推广 FDTD仿真至所有频率

5.1引言

5.2源

5.2.1高斯脉冲

5.2.2谐波源 

5.2.3 Ricker小波

5.3映射频率至离散傅里叶变换

5.4运行离散傅里叶变换（ DFT） 

5.5实信号与 DFT信号

5.6两个时域采样点的振幅和相位 

5.7电导率

5.8实例：获取平面交界面的透射系数

5.8.1穿过平面交界面的透射（连续空间）

5.8.2使用 FDTD测量透射系数

第 6章基于微分方程的吸收边界条件

6.1引言

6.2传播方程

6.3截断网格

6.4一阶吸收边界条件的实现

6.5用算子符号表示吸收边界条件

6.6二阶吸收边界条件

6.7二阶吸收边界条件的实现

第 7章色散、阻抗、反射和透射

7.1引言

7.2连续空间中的色散

7.3 FDTD方法的谐波表示

7.4 FDTD的网格色散

7.5数值阻抗

7.6 FDTD解析反射系数和透射系数

7.7理想电导体的反射

7.8交界面与电场节点重合

第 8章二维 FDTD仿真

8.1引言

8.2多维数组

8.3二维：TMz极化

8.4 TMz实例

8.5 TMz极化波的 TFSF边界

8.6 TMz TFSF边界举例

8.7 TEz极化

8.8 TMz和 TMz仿真中的 PEC

8.9 TEz举例

第 9章三维 FDTD

9.1引言 

9.2 C语言中的三维数组

9.3支配方程和三维网格

9.4三维程序实例

9.5 TFSF边界

9.6 TFSF示范

9.7非等空间步长

第 10章色散材料

10.1引言

10.2本构关系和色散媒质

10.2.1 Drude材料

10.2.2 Lorentz材料

10.2.3 Debye材料

10.3 Debye材料运用辅助差分方程方法（ ADE）

10.4 Drude材料运用辅助差分方程方法（ ADE）

10.5磁色散材料

10.6分段线性递归卷积

10.7 Debye材料的分段线性递归卷积方法

第 11章完全匹配层 (PML)

11.1引言

11.2有耗层，一维

11.3有耗层，二维

11.4分裂场 PML 

11.5非分裂场 PML

11.6非分裂场 PML的 FDTD实现

第 12章声学 FDTD仿真

12.1引言

12.2 FDTD支配方程

12.3二维 FDTD实现

第 13章并行处理

13.1线程

13.2线程举例 

13.3消息传递接口

13.4 Open MPI基础知识

13.5等级和大小

13.6进程间的通信

第 14章近远场变换

14.1引言

14.2等效原理 

14.3矢量位

14.4远区的电场

14.5复化辛普森积分

14.6电磁场的排列：几何平均法

14.7几何平均法实现近远场变换

14.7.1双缝辐射

14.7.2圆柱体散射

14.7.3球体前向强散射

附录 A四阶中心差分的构造

附录 B产生瀑布图和动画

附录 C二维数据的渲染及动画

附录 D符号

附录 E PostScript简介

E.1引言

E.2 PostScript文件9

E.3 PostScript基本命令

索引