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时域有限差分法 FDTD
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FDTD求解微波热传导方程中电场如何确定
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FDTD求解微波热传导方程中电场如何确定
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lizi0908
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0楼
发表于: 2010-02-24 12:20:05
微波加热水的一维温度场的仿真计算,本人采用FDTD法求解一维电磁场及温度场方程。先得到近似稳态的电磁场值,再利用欧姆热损耗公式算出电磁损耗能,带入热模型进行热问题求解。
B<|Vm.D
问题:输入2450MHZ的电磁波,电磁场稳定后,任一点的电场值在一个周期内是按正弦规律变化的量,该如何计算电磁损耗能呢?查阅的资料给出了以下公式,但对(3-16)式不知如何编写程序,期待高手指点。谢谢!
6!6R3Za$
[attachment ..
TCgW^iu
\R 3O39[
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图片:电场计算公式.JPG
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barbecue
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1楼
发表于: 2010-02-25 15:20:41
(3-16)里的n是时间的序数吧,这个公式是让你把每一个时间点的Ex(n*dt)*exp(jwn*dt)算出来,然后全部加起来求平均(除以时间总数N)。
ubKp P%Z
i:&$I=
试试下面的程序。
vgn,ZcX
在时间的循环里设一个变量,叫A。
/*6[Itm_h
-23sm~`
A=0;
iII%!f?{[
+wEsfYW
for n=1:N
X=jD^"-
...
nGDY::nUE
...
1O2V!?P
A=A+Ex(n*dt)*exp(jwn*dt)
Z0 c|;
...
bdBLfWe
...
_GoFwVO
end
2/))Y\~
@E> rqI;`
B=sqrt(2)*abs(A)/N
<pFbm
LCSJIt
如果有问题请告诉我
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cem-uestc
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积极参与讨论+技术分 论坛感谢您的参与
2010-02-26
lizi0908
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2010-02-26
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lizi0908
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2楼
发表于: 2010-02-26 18:46:29
感谢1楼的回复。
^5R2~
我用FDTD求解一维电磁场的代码如下
Y";KWA}b
A=0;
fHgvh&FU
% 电磁场的计算
Ee{Y1W
for n = 1:max_time
?V =#x.9
%电场计算
_"#n%@
for k = 2:max_space
riSgb=7q9
E(k) = dielectric_space_a(k)*E(k) + dielectric_space_b(k)*(H(k-1)-H(k));
: !wt/Y
end
cE*d(g
A=A+E*exp(i*omega*n*delta_t);
T=[/x=
%软源加入
2GRv%:rZ
pulse = 0.3*sin(2*pi*frequency*delta_t*n);
U ?6.UtNf
E(place_pulse) = E(place_pulse) + pulse;
g7v(g?
%吸收边界的设置
O]?PC^GGY
E(1) = E_low_m2;
`>HrO}x^
E_low_m2 = E_low_m1;
*$Z?Owl7
E_low_m1 = E(2);
b%xG^jUXsX
E(max_space) = E_high_m2;
\| 'Yuh
E_high_m2 = E_high_m1;
3#{Al[jq
E_high_m1 = E(max_space-1);
p|w0 i[hc
%磁场计算
l-8rCaq&J
for j = 1:max_space-1
#?DoP]1Y
H(j) = H(j) +eta*(E(j)-E(j+1));
7J|nqr`>t
end
CE|rn8MB
-T>i5'2)
end
9bUFxSH
B = (sqrt(2)*abs(A)/max_time )%
计算各点平均值
5M#LO@U
。。。。。。。。
]9}^}U1."
计算中得到的E是瞬时值,可以直接作为Ex带入(3-16)式吗?
mv#*%St5
麻烦1楼帮看看,谢谢了
qy/t<2'
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cem-uestc
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3楼
发表于: 2010-02-26 19:19:23
两个物理量要弄清楚,电磁仿真是时域信息,要计算的损耗参数是频域信息,电导率是频域的参数。
T@a|*.V
所以文献给出的损耗功率是针对频率场的计算,这样FDTD仿真整个频率信息后,用FFT计算出其频率信息。
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cem-uestc
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4楼
发表于: 2010-02-26 19:21:25
B = (sqrt(2)*abs(A)/max_time )% 计算各点平均值 vHmsS\\~9
7VL|\^Y `q
这种写法是对数组的计算,是整个空间的损耗
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lizi0908
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5楼
发表于: 2010-02-26 20:55:11
回 4楼(cem-uestc) 的帖子
B变量计算得到的应该是max_time 个时间步长内各点电场强度E 的平均值。
mEsb_3?#+
WTJ{M$
对3楼的回复,不太明白我需要计算什么频率信息呢?
~UZ3 lN\E
我的计算中,微波频率取2450MHZ,电导率取介质在该频率下的值——是一个常数。
a[ayr$Hk?
要计算损耗只差电场强度是需要计算分析的。这样做没有问题吧?
G!;PV^6x
期待cem-uestc的解答。谢谢!
Fx|`0LI+C
F"UI=7:o
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funnyhaha
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6楼
发表于: 2010-03-01 16:23:04
有个一般的方法:
oDMPYkpTu
,>h"~X
在达到稳定后,记住E_x^{n} 和 E_x^{n+1}的场值。则某一点的场的振幅可以用考虑是解一个2元的非线性方程组:
BZ1wE1 t
h_[{-WC
E(n) = A*sin(n*\Delta t+\phi)
YE~IO5
E(n+1) = A*sin((n+1)*\Delta t + \phi)
A*?PH`bY
} &B6
其中A 和角度\phi是未知变量。把两个方程连立起来,可以找到关于A 的解析表达式。求出A,再用3-14,可以算出没一点的电耗。
G<n75!
hdHz", )
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lizi0908
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感谢您的资料,加分!
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