高阶FDTD方法及其在散射问题中的应用的任务书.docx

高阶FDTD方法及其在散射问题中的应用的任务书
任务书
课程名称：电磁场数值计算
课程类型：理论与实验类
授课教师：XXX
课程学分：3学分
课程简介：
该课程介绍了FDTD方法及其高阶扩展，以及其在散射问题中的应用。在理论讲解的基础上，学生需要掌握FDTD算法的实现、并能够运用该方法对实际散射问题进行模拟与分析。
教学目标：
1.了解FDTD方法的理论基础和基本算法。
2.掌握FDTD方法的高阶扩展算法。
3.能够根据具体问题选取合适的FDTD算法，并进行实际问题的数值模拟。
4.熟悉散射问题的基本概念和数值模拟方法。
5.能够应用FDTD方法对散射问题进行数值模拟和分析。
预备知识：
1.基本的电磁场理论知识（如麦克斯韦方程等）。
2.离散化方法（如差分、有限元等）。
3.基本的编程技能（如MATLAB等）。
4.基本的微积分、线性代数等数学基础。
教学内容及安排：
第一部分：FDTD方法基础
1.1FDTD算法的基本思想和步骤。
1.2空间和时间离散化方法。
1.3基于网格的边界条件（如Mur边界条件）。
1.4局部时域卷积（PML）吸收边界条件。
1.5基于四叶草方格的FDTD方法。
1.6基于有限元法的FDTD方法。
第二部分：FDTD方法高阶扩展
2.1二阶和三阶精度的FDTD算法。
2.2基于分数阶差分方法的FDTD算法。
2.3基于泰勒级数展开的FDTD算法。
第三部分：散射问题
3.1散射问题的基本概念。
3.2时谐散射问题的模拟和分析。
3.3多频散射问题的模拟和分析。
3.4散射问题中的高阶FDTD算法应用。
第四部分：课程设计
4.1根据具体问题设计并实现基于FDTD算法的数值模拟程序。
4.2分析并讨论数值模拟结果。
教学方法：
授课、讨论、编程实践、课程设计
考核要求：
1.平时成绩：30%
2.期中作业：20%
3.期末考试：30%
4.课程设计：20%
参考教材：
1.AllenTaflove,SusanC.Hagness,ComputationalElectrodynamics:TheFinite-DifferenceTime-DomainMethod,ThirdEdition,ArtechHouse,2005.
2.WuhanZhang,etal.,FractionalFDTDMethods:TheoryandApplications,Springer,2016.
3.JinAuKong,ElectromagneticWaveTheory,EMWPublishing,2008.