3维交替方向隐式时域有限差分算法及其应用

作     者：高林 谢国大 黄志祥 许杰 吴先良 GAO Lin;XIE Guoda;HUANG Zhixiang;XU Jie;WU Xianliang

作者机构：安徽大学计算智能与信号处理教育部重点实验室安徽合肥230039 

出 版 物：《安徽大学学报（自然科学版）》 (Journal of Anhui University(Natural Science Edition))

年 卷 期：2020年第44卷第4期

页      面：52-59页

学科分类：0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 

基　　金：国家优秀青年科学基金资助项目(61722101) 国家自然科学基金资助项目(61871001,61471001) 

主　　题：时域有限差分法 交替方向隐式时域有限差分法 金属结构 关键点模型 辅助微分方程 

摘      要：为了克服在传统时域有限差分算法中时间步长受网格尺寸大小的限制,提出一种用于精确模拟波在色散金属结构传播的3维交替方向隐式时域有限差分算法.首先,利用广义关键点色散模型描述金属材料在光学频率下的电磁特性;然后,采用2个1阶微分方程代替2阶广义辅助微分方程的方法,避免时间步长引起的不稳定,降低算法的复杂度和应用难度;最后,用交替方向隐式时域有限差分算法研究1维等离子体模型和3维金属谐振腔结构,将交替方向隐式时域有限差分算法的结果与传统时域有限差分算法进行对比.结果表明二者吻合较好,但交替方向隐式时域有限差分算法的效率更高.