臺灣博碩士論文加值系統

本論文的目的在於利用數值方法進行二維數值模擬長金屬片表面上的感應電流分佈與金屬片寬度的關係，所使用的數值方法為特性方法。特性方法直接提供時域Maxwell方程式的數值解，在數值模型中，入射電磁波為高斯分佈的平面電磁脈衝，長金屬片的材質為完全導體、長度為無限長、金屬片寬度介於 1 mm 與 5 mm之間。本論文透過數值模擬方法在電磁脈衝的照射下，研究金屬片的寬度與其表面上感應電流分佈的情形。數值模擬結果的展示有數值模型電場分佈圖與磁場分佈圖、金屬片正反表面上的感應電流的時間函數圖，及其對應的頻譜圖。

The purpose of this thesis is to apply the method of characteristics to the numerical solutions of the time-domain Maxwell equations of the electromagnetic scattering from infinite long PEC strips under the illumination of Gaussian electromagnetic pulse and then to study the relationship between the induced current and its width. In the numerical model, the excitation sources employed are Gaussian plane electromagnetic pulses, all metal strips are assumed to be perfect electric conductors (PEC), and infinite in length with finite width which ranges from 1 mm to 5 mm. The computational results exhibited include the electric field and magnetic field distributions over the numerical model, and the induced currents on both side of the PEC strips, and the corresponding spectra. Note that the induced current is function of time whose spectrum reveals information in the frequency domain

目錄
摘要 I
ABSTRACT I
誌謝 II
目錄 III
圖目錄 VII
第一章 緒言 1
1.1 數值模擬與其優點 1
1.2 何時需要數值模擬 2
第二章 控制方程、數值方法與感應電流 3
2.1 符號的使用與定義 2
2.2 控制方程：MAXWELL方程式 5
2.3直角坐標系中的MAXWELL方程式 7
2.4分離變數後的MAXWELL方程式 9
2.5曲線坐標系中的三維MAXWELL方程式 10
2.6曲線坐標系中的二維橫電場(TE)模式 12
2.7曲線坐標系中的二維橫磁場(TM)模式 13
2.8曲線坐標系中的一維橫電磁場(TEM)模式 15
2.9二維MAXWELL方程式的數值方法 16
2.10邊界條件與感應電流 17
第三章 問題的定義 18
3.1入射電磁脈衝 18
3.2 數值模型與金屬片 21
3.3 數值模型中的取樣點 22
第四章 數值模擬結果 23
4.1 電場與磁場分佈圖 23
4.2 感應電流的時間函數圖 29
4.3 感應電流的頻譜 32
4.4 反射電磁場 35
4.5 透射電磁場 38
第五章 結論 42
文獻 43







表目錄
表4.1正面感應電流IA的最大值、發生的時間點、以及穩態電流強度 29
圖目錄
圖3.1 時域高斯脈衝 19
圖3.2高斯脈衝(圖3.1)的頻譜 20
圖3.3 頻譜(圖3.2)的對數圖與最高頻率值 20
圖3.4 數值模型 22
圖4.1 電磁場分佈圖(1 mm寬的金屬片) 24
圖4.2 電磁場分佈圖(2 mm寬的金屬片) 25
圖4.3 電磁場分佈圖(3 mm寬的金屬片) 26
圖4.4 電磁場分佈圖(4 mm寬的金屬片) 27
圖4.5 電磁場分佈圖(5 mm寬的金屬片) 28
圖4.6 感應電流的時間函數圖(1 mm寬的金屬片) 30
圖4.7 感應電流的時間函數圖(2 mm寬的金屬片) 30
圖4.8 感應電流的時間函數圖(3 mm寬的金屬片) 31
圖4.9 感應電流的時間函數圖(4 mm寬的金屬片) 31
圖4.10 感應電流的時間函數圖(5 mm寬的金屬片) 32
圖4.11 感應電流的頻譜(1 mm寬的金屬片) 33
圖4.12 感應電流的頻譜(2 mm寬的金屬片) 33
圖4.13 感應電流的頻譜(3 mm寬的金屬片) 34
圖4.14 感應電流的頻譜(4 mm寬的金屬片) 34
圖4.15 感應電流的頻譜(5 mm寬的金屬片) 35
圖4.16 反射電磁場的時間函數圖(1 mm寬的金屬片) 36
圖4.17 反射電磁場的時間函數圖(2 mm寬的金屬片) 36
圖4.18 反射電磁場的時間函數圖(3 mm寬的金屬片) 37
圖4.19 反射電磁場的時間函數圖(4 mm寬的金屬片) 37
圖4.20 反射電磁場的時間函數圖(5 mm寬的金屬片) 38
圖4.21 透射電磁場的時間函數圖(1 mm寬的金屬片) 39
圖4.22 透射電磁場的時間函數圖(2 mm寬的金屬片) 39
圖4.23 透射電磁場的時間函數圖(3 mm寬的金屬片) 40
圖4.24 透射電磁場的時間函數圖(4 mm寬的金屬片) 40
圖4.25 透射電磁場的時間函數圖(5 mm寬的金屬片) 41

[1]Mingtsu Ho (1997) Application of Computational Fluid Dynamics Algorithms to the Solutions of Maxwell’s Equations, A Dissertation submitted to the faculty of Mississippi State University, Starkville, Mississippi, USA.
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