(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211144533.8 (22)申请日 2022.09.20 (71)申请人 西安交通大 学 地址 710049 陕西省西安市碑林区咸宁西 路28号 (72)发明人 李贞昕　张嘉辉　邱浩　王曙鸿　 (74)专利代理 机构 西安通大专利代理有限责任 公司 6120 0 专利代理师 张宇鸽 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06T 17/20(2006.01) G06F 111/10(2020.01) (54)发明名称 一种面向复杂色散媒质模拟的改进单步交 替方向隐式FDTD算法及系统 (57)摘要 本发明公开了一种面向复杂色散媒质模拟 的改进单步交替方向隐式FDTD算法及系统， 算法 包括如下过程： 建立三维工程模型； 将三维工程 模型转换为三维数值模型， 确定计算空间的大 小； 对三维数值模型和计算空间进行网格划分； 对整个求解区域内的相关待求变量、 基本电磁参 数、 基本材料参数以及电磁场时域递推方程的系 数进行初始化； 设定求解区域的外边界； 采用单 步交替方向隐式方法和蛙跳 策略对Maxwell方程 组进行时间离散； 将Max well方程组进行求解， 得 到三维数值模型上的离散点的电场强度和磁场 强度； 进行后处理， 得到三维数值模型上任一点 的电场强度和磁场强度。 本发明可精确模拟复杂 色散媒质的电磁参数在较宽频率范围内的变化 关系， 兼具求 解精度和速度。 权利要求书6页 说明书17页 附图4页 CN 115392093 A 2022.11.25 CN 115392093 A 1.一种面向复杂色散媒质模拟的改进单步交替方向隐式FDTD算法， 其特征在于， 包括 如下过程： 根据实际问题需求， 建立 三维工程模型； 将所述三维工程模型转换为 三维数值模型， 确定计算空间的大小； 根据FDTD的基本理论， 在笛卡尔坐标系下， 对所述三维数值模型和计算空间进行网格 划分； 对整个包含所述三维数值模型和计算空间的求解 区域内的相关待求变量、 基本电磁参 数、 基本材 料参数以及电磁场时域 递推方程的系数进行初始化； 设定所述 求解区域的外边界； 采用单步交替方向隐式方法和蛙跳策略对Maxwell方程组进行时间离散， 使Maxwell方 程组能够适应所述设定好外边界的求 解区域； 将进行了时间离散的Maxwell方程组在设定好外边界的求解区域内进行求解， 得到三 维数值模型 上的离散点的电场强度和磁场强度； 对求解区域以及三维数值模型上的离散点进行后处理， 得到三维数值模型上任一点的 电场强度和磁场强度。 2.根据权利要求1所述的一种面向复杂色散媒质模拟的改进单步交替方向隐式FDTD算 法， 其特征在于， 所述相关待求变量包括电场强度矢量E、 磁场强度矢量H、 电极化强度矢量 P、 辅助变量矢量Q1和辅助变量矢量Q2； 所述求解区域的外边界包括PEC边界、 PMC边界或PML 吸收边界。 3.根据权利要求1所述的一种面向复杂色散媒质模拟的改进单步交替方向隐式FDTD算 法， 其特征在于， 采用单步交替方向隐式方法和 蛙跳策略对Maxwell方程组进行时间离散， 得到： 电场分量形式的隐式时域 递推方程 为： 式中， 权　利　要　求　书 1/6 页 2 CN 115392093 A 2式中， 式中， 权　利　要　求　书 2/6 页 3 CN 115392093 A 3