高階FDTD方法及其在散射問題中的應(yīng)用的任務(wù)書

高階FDTD方法及其在散射問題中的應(yīng)用的任務(wù)書任務(wù)書課程名稱：電磁場(chǎng)數(shù)值計(jì)算課程類型：理論與實(shí)驗(yàn)類授課教師：XXX課程學(xué)分：3學(xué)分課程簡(jiǎn)介：該課程介紹了FDTD方法及其高階擴(kuò)展，以及其在散射問題中的應(yīng)用。在理論講解的基礎(chǔ)上，學(xué)生需要掌握FDTD算法的實(shí)現(xiàn)、并能夠運(yùn)用該方法對(duì)實(shí)際散射問題進(jìn)行模擬與分析。教學(xué)目標(biāo)：1.了解FDTD方法的理論基礎(chǔ)和基本算法。2.掌握FDTD方法的高階擴(kuò)展算法。3.能夠根據(jù)具體問題選取合適的FDTD算法，并進(jìn)行實(shí)際問題的數(shù)值模擬。4.熟悉散射問題的基本概念和數(shù)值模擬方法。5.能夠應(yīng)用FDTD方法對(duì)散射問題進(jìn)行數(shù)值模擬和分析。預(yù)備知識(shí)：1.基本的電磁場(chǎng)理論知識(shí)（如麥克斯韋方程等）。2.離散化方法（如差分、有限元等）。3.基本的編程技能（如MATLAB等）。4.基本的微積分、線性代數(shù)等數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。教學(xué)內(nèi)容及安排：第一部分：FDTD方法基礎(chǔ)1.1FDTD算法的基本思想和步驟。1.2空間和時(shí)間離散化方法。1.3基于網(wǎng)格的邊界條件（如Mur邊界條件）。1.4局部時(shí)域卷積（PML）吸收邊界條件。1.5基于四葉草方格的FDTD方法。1.6基于有限元法的FDTD方法。第二部分：FDTD方法高階擴(kuò)展2.1二階和三階精度的FDTD算法。2.2基于分?jǐn)?shù)階差分方法的FDTD算法。2.3基于泰勒級(jí)數(shù)展開的FDTD算法。第三部分：散射問題3.1散射問題的基本概念。3.2時(shí)諧散射問題的模擬和分析。3.3多頻散射問題的模擬和分析。3.4散射問題中的高階FDTD算法應(yīng)用。第四部分：課程設(shè)計(jì)4.1根據(jù)具體問題設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)基于FDTD算法的數(shù)值模擬程序。4.2分析并討論數(shù)值模擬結(jié)果。教學(xué)方法：授課、討論、編程實(shí)踐、課程設(shè)計(jì)考核要求：1.平時(shí)成績(jī)：30%2.期中作業(yè)：20%3.期末考試：30%4.課程設(shè)計(jì)：20%參考教材：1.AllenTaflove,SusanC.Hagness,ComputationalElectrodynamics:TheFinite-DifferenceTime-DomainMethod,ThirdEdition,ArtechHouse,2005.2.WuhanZhang,etal.,FractionalFDTDMethods:TheoryandApplications,Springer,2016.3.JinAuKo