时域有限差分方法及编程技巧

时域有限差分方法及编程技巧 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

[美] John B.,Schneider 著,余文华,李文兴,张朝柱 译,刘培国 校
图书标签:
  • 时域有限差分
  • FDTD
  • 电磁场
  • 数值计算
  • 计算电磁学
  • MATLAB
  • 编程技巧
  • 算法
  • 数值方法
  • 工程电磁场
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出版社: 清华大学出版社
ISBN:9787302377719
版次:1
商品编码:11664735
品牌:清华大学
包装:平装
丛书名: 信息技术和电气工程学科国际知名教材中译本系列
开本:16开
出版时间:2015-02-01
用纸:胶版纸

具体描述

产品特色

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编辑推荐

????本书是一本难得的学习时域有限差分方法和编程技巧的优秀著作。本书是John B. Schneider教授在华盛顿州立大学教学和研究的总结,在国际上得到了很高的评价。本书于2013年在哈尔滨工程大学作为计算电磁学研究生教材取得了很好的效果。

本书除了由简到繁系统地介绍时域有限差分理论和方法外,从软件工程的角度结合理论和方法,指导读者一步一步编写一个优秀的应用程序,使读者得到时域有限差分方法和软件工程两方面的学习和训练。

????《时域有限差分方法及编程技巧》是一部详细介绍时域有限差分方法、编程技巧和应用的著作。本书是优秀的计算电磁学入门著作,从软件工程的角度结合理论和方法,指导读者逐步编写程序。

内容简介

  《时域有限差分方法及编程技巧》是一部详细介绍时域有限差分方法、编程技巧和应用的著作。该书深入浅出地介绍了时域有限差分基本理论、关键技术、编程技巧以及工程应用。该书配有一维、二维和三维时域有限差分原程序并详细地解释了编程方法和技巧。
  该书非常适合研究生和年轻教师用作计算电磁学教材以及科学研究或者工程应用的参考书。

作者简介

John B. Schneider,美国华盛顿州立大学电气工程与计算机科学学院教授,IEEE Fellow。发表学术论文 100 多篇,编写专著一部,参与出版专著 3 部。主要研究兴趣包括声学、光学、电磁学、电磁波传播和散射、计算电磁学、计算声学,以及遥感等。

余文华,哈尔滨工程大学特聘教授,2COMU公司总裁。1996—2010年在宾夕法尼 亚州立大学从事计算电磁学研究和软件开发。2007年成立了2COMU公司并担任总裁,主要产品是GEMS电磁仿真软件和系统。发表论文170多篇,出版专著9部、译著2部。 主要研究兴趣包括计算电磁学、高性能计算技术、硬件加速技术以及软件工程等。全球 华人电磁网发起人()。

李文兴,哈尔滨工程大学教授,博士生导师,中国电子学会高级会员,IEEE会员。 主持多项军和民用项目,获省自然科学技术学术成果一等奖、部级科技进步奖4项和省 第二届青年科技奖,国家重点新产品5项、国家重点火炬计划2项。发表论文70余篇,其 中SCI检索30余篇,出版专著3部、教材1部。

张朝柱,哈尔滨工程大学教授,工学博士,博士生导师,IEEE会员,宇航学会会 员。教育部高等学校电子信息类专业教学指导委员会委员,《电子与信息学报》编委, 《电子科学学刊(英文版)》编委。从事信号处理在雷达、通信中的应用研究,雷达对 抗技术研究。获省部级科研成果奖3项、省级教学成果奖3项,出版教材9部,发表论文 80余篇。

刘培国,国防科学技术大学教授,博士生导师。研究领域是电磁兼容与防护、电波 传播、天线以及电磁计算。发表论文150余篇,出版专著3部、教材5部。


目录

第 1章数字伪像

1.1引言

1.2有限精确度

1.3符号处理

第 2章电磁学的简要回顾

2.1引言

2.2库仑定律和电场强度

2.3电位移矢量

2.4静电场

2.5梯度、散度和旋度

2.6拉普拉斯运算

2.7高斯定理和斯托克斯定理

2.8电场边界条件

2.9电导率和理想电导体

2.10磁场

2.11磁场边界条件

2.12静态场简述

2.13时域场

2.14时变场总结

2.15无源区的波动方程

2.16一维波动方程的解决方案

第 3章一维时域有限差分 (FDTD)法简介

3.1引言

3.2 Yee算法

3.3一维递推方程

3.4一维 FDTD仿真的计算机实现

3.5基本仿真

3.6一维 PMC边界条件

3.7场的记录

3.8附加源

3.9边界条件

3.10总场/散射场边界条件

3.11非均匀媒质

3.12色散媒质

第 4章 FDTD程序优化

4.1引言

4.2数组和动态内存分配

4.3宏

4.4结构体

4.5改进一

4.6模块化设计和函数初始化

4.7改进二

4.8编译模块化代码

4.9改进三

第 5章推广 FDTD仿真至所有频率

5.1引言

5.2源

5.2.1高斯脉冲

5.2.2谐波源

5.2.3 Ricker小波

5.3映射频率至离散傅里叶变换

5.4运行离散傅里叶变换( DFT)

5.5实信号与 DFT信号

5.6两个时域采样点的振幅和相位

5.7电导率

5.8实例:获取平面交界面的透射系数

5.8.1穿过平面交界面的透射(连续空间)

5.8.2使用 FDTD测量透射系数

第 6章基于微分方程的吸收边界条件

6.1引言

6.2传播方程

6.3截断网格

6.4一阶吸收边界条件的实现

6.5用算子符号表示吸收边界条件

6.6二阶吸收边界条件

6.7二阶吸收边界条件的实现

第 7章色散、阻抗、反射和透射

7.1引言

7.2连续空间中的色散

7.3 FDTD方法的谐波表示

7.4 FDTD的网格色散

7.5数值阻抗

7.6 FDTD解析反射系数和透射系数

7.7理想电导体的反射

7.8交界面与电场节点重合

第 8章二维 FDTD仿真

8.1引言

8.2多维数组

8.3二维:TMz极化

8.4 TMz实例

8.5 TMz极化波的 TFSF边界

8.6 TMz TFSF边界举例

8.7 TEz极化

8.8 TMz和 TMz仿真中的 PEC

8.9 TEz举例

第 9章三维 FDTD

9.1引言

9.2 C语言中的三维数组

9.3支配方程和三维网格

9.4三维程序实例

9.5 TFSF边界

9.6 TFSF示范

9.7非等空间步长

第 10章色散材料

10.1引言

10.2本构关系和色散媒质

10.2.1 Drude材料

10.2.2 Lorentz材料

10.2.3 Debye材料

10.3 Debye材料运用辅助差分方程方法( ADE)

10.4 Drude材料运用辅助差分方程方法( ADE)

10.5磁色散材料

10.6分段线性递归卷积

10.7 Debye材料的分段线性递归卷积方法

第 11章完全匹配层 (PML)

11.1引言

11.2有耗层,一维

11.3有耗层,二维

11.4分裂场 PML

11.5非分裂场 PML

11.6非分裂场 PML的 FDTD实现

第 12章声学 FDTD仿真

12.1引言

12.2 FDTD支配方程

12.3二维 FDTD实现

第 13章并行处理

13.1线程

13.2线程举例

13.3消息传递接口

13.4 Open MPI基础知识

13.5等级和大小

13.6进程间的通信

第 14章近远场变换

14.1引言

14.2等效原理

14.3矢量位

14.4远区的电场

14.5复化辛普森积分

14.6电磁场的排列:几何平均法

14.7几何平均法实现近远场变换

14.7.1双缝辐射

14.7.2圆柱体散射

14.7.3球体前向强散射

附录 A四阶中心差分的构造

附录 B产生瀑布图和动画

附录 C二维数据的渲染及动画

附录 D符号

附录 E PostScript简介

E.1引言

E.2 PostScript文件9

E.3 PostScript基本命令

索引


精彩书摘


前言/序言

??译者序

华盛顿州立大学 John Schneider教授的《 Understanding Finite Di.erence Time Domain Method》是一本非常难得的计算电磁学入门的优秀教材。该书除了由简到繁系统地介绍时域有限差分理论和方法外,从软件工程的角度结合理论和方法,指导学生一步一步编写一个优秀的时域有限差分应用程序,使学生得到了时域有限差分方法和软件工程两方面的学习和训练。该书经过在哈尔滨工程大学电磁场与微波专业的教学与实践,得到了学生广泛好评,取得了良好的教学效果。

参加该书翻译的有哈尔滨工程大学余文华、李文兴、张朝柱、段瀚林、孙照清、李千、卓庆坤、王美玉、张文、刘鑫博、郭晓亮、田春胜、赵月明、刘玉敬、张兰超、孔媛媛、曹小东。该书由国防科技大学刘培国教授校对。

该书适合作为电磁场与微波技术专业高年级本科生和研究生的教材或参考书,也可以作为年轻教师和工程师的参考书。该书为哈尔滨工程大学研究生规划教材。

余文华于哈尔滨工程大学


致中国读者

This book grew out of a set of notes I prepared for a graduate-level course on the .nite-di.erence time-domain (FDTD) method I taught at Washington State University. The notes were intended to supplement the textbook I used for the course, Computational Electrodynamics: The Finite-Di.erence Time-Domain Method by Ta.ove and Hagness (3rd ed., Artech House, 2005). The goal of the course was to provide students not only with a thorough understanding of the FDTD method, but also to ensure they were able to implement functional FDTD code and to tackle meaningful, challenging, and interesting problems. (For example, one of the homework assignments in the class was to duplicate the patch antenna modeling in David Sheen’s groundbreaking 1991 MIT Ph.D. dissertation.) Each time I taught the course I added to the notes to the point that students believed the assigned textbook should be considered optional, i.e., the material I provided stood on its own as a complete text in and of itself. I have shared the English version of the course material widely and have been .attered by the response. From the feedback I have received, the material has served individuals interested in learning the FDTD method and writing functional code extremely well.

Although this material was used in a graduate-level course, undergraduate students often took the course. They only needed to be su.ciently motivated, to have had an introductory course in electromagnetics and, hopefully, to have had some programming experience. I truly feel that by understanding the FDTD method one can better understand Maxwell’s equations and electromagnetics in the continuous world. Thus, I can easily envision this material servingas the textbook for an upper-division undergraduate course.

The FDTD method is computationally expensive. Many interesting simulations can be quickly and easily realized in languages such at MATLAB or Java, but to get the most from the technique it is necessary to code in a computationally e.cient language such as FORTRAN or

C. In this book, C is the language of choice. Although C may be considered arcane or archaic by some, as used here it is quite accessible—readers need not have much, or perhaps even any, familiarity with C. The FDTD method, at its core, is an extremely simple technique and if you are able to implement a FOR-loop, you have almost all the coding skills you need to do meaningful simulations (a slight exaggeration, perhaps, but as you will see, only a slight one).

Finally, the Chinese edition of this material would not exist without the work of Prof. Wenhua Yu and his students. Thus, I would like to express my deep appreciation to Prof. Yu for reaching out to me and to all those who made the translation of this material possible.

John Brand Schneider Washington State University ??



《电磁场数值模拟:从理论到实践》 在现代科学技术领域,电磁现象的深入理解和精确预测至关重要,从微波通信、雷达探测到生物医学成像,再到量子计算和天体物理研究,无处不见电磁场的踪迹。然而,许多复杂的电磁问题往往难以通过解析方法求解,这便催生了对数值模拟技术的巨大需求。本书正是为了满足这一需求而精心编撰,旨在为读者提供一个全面而深入的电磁场数值模拟学习路径。 本书并非聚焦于某一种特定的算法,而是以一种更宏观的视角,系统地阐述了电磁场数值模拟领域的核心概念、基本原理以及常用的多种关键技术。我们力求从理论根基出发,循序渐进地引导读者理解这些方法的数学模型,并在此基础上,详细探讨它们在实际工程问题中的应用。 本书结构安排如下: 第一部分:数值模拟的基础理论 本部分首先会回顾电磁场理论的基础,包括麦克斯韦方程组的积分和微分形式,以及其在不同介质中的行为特性。在此基础上,我们将引入数值模拟的基本思想,即如何将连续的物理场离散化,转化为可以用计算机处理的代数方程组。我们会探讨常用的离散化技术,例如有限差分法、有限元法以及积分方程法等,并简要介绍它们各自的优缺点和适用范围。同时,我们还会介绍数值模拟中常涉及的误差分析,包括截断误差、离散化误差以及收敛性问题,这对于评估模拟结果的准确性至关重要。 第二部分:常用的数值模拟方法详解 在掌握了基础理论之后,我们将逐一深入剖析几种主流的电磁场数值模拟方法。 有限元法 (FEM): 重点讲解其基本思想,包括网格划分、基函数选择、弱形式推导以及刚度矩阵和载荷向量的构建。我们将详细介绍不同阶次的有限元,以及在处理复杂几何形状和边界条件方面的优势。同时,也会讨论一些高级话题,如自适应网格细化和高阶有限元在提高精度中的作用。 积分方程法 (IE): 探讨其在处理无限域问题和低频问题时的独到之处。我们将详细介绍各种类型的积分方程(如希尔伯特变换、彭加莱-施瓦兹公式等),以及基于此的边界元法(BEM)和方法(Method of Moments, MoM)。重点讲解如何建立和求解积分方程,并分析其在金属散射体和天线设计中的应用。 时域有限差分法 (FDTD) 的一般性原理与应用(不涉及编程技巧): 作为一种重要的时域方法,我们将从其基本概念入手,阐述如何利用差分近似来离散化时域内的麦克斯韦方程组。重点在于理解时间步长和空间步长之间的稳定性条件(CFL条件),以及如何在网格上交错存储电场和磁场分量。本部分将重点阐述其在解决瞬态电磁问题,如脉冲传播、瞬态响应分析等方面的优势,以及其在电磁兼容(EMC)和屏蔽效能分析等领域的普适性原理。 第三部分:面向实际应用的仿真流程与考虑 本部分将视角从单一算法转移到完整的仿真流程。我们会详细讨论如何从物理问题的建模开始,到选择合适的数值方法,再到网格生成、设置边界条件、执行计算,最后是结果的后处理和验证。 几何建模与网格生成: 探讨不同软件和技术在构建复杂三维模型上的技巧,以及生成高质量网格(包括结构化网格、非结构化网格、自适应网格)的重要性,并分析网格质量对仿真精度的影响。 边界条件的处理: 详细介绍各类边界条件的物理意义及其在数值模型中的实现方式,包括理想导体边界、电磁边界、吸收边界(PML)等,并分析不同边界条件选择对仿真结果的影响。 仿真结果的分析与验证: 强调对仿真结果进行定性与定量分析的方法,包括参数提取、可视化展示,以及如何通过与解析解、实验数据或其他仿真软件的比对来验证仿真结果的准确性和可靠性。 第四部分:高级话题与前沿展望 为了让读者能够应对更复杂的工程挑战,本部分将介绍一些高级仿真技术和当前的研究热点。 高效求解器的技术: 介绍常用的线性方程组求解器,如直接求解法(LU分解、Cholesky分解)和迭代求解法(共轭梯度法、GMRES法),并讨论它们的适用性和计算效率。 并行计算技术: 探讨如何在多核处理器或集群环境中实现电磁场仿真,以加速大规模复杂问题的求解。 与机器学习等技术的结合: 展望将电磁场数值模拟与人工智能、机器学习等新兴技术相结合的潜力,以及其在参数优化、模型降阶等方面的应用前景。 本书的特点: 理论与实践的平衡: 我们既会深入讲解每种方法的数学原理,也会提供实际应用中的案例分析,帮助读者理解理论如何转化为实际解决方案。 方法的普适性: 本书涵盖了多种主流的数值模拟方法,旨在为读者构建一个广阔的视野,使其能够根据不同问题的特点选择最合适的技术。 系统性的知识体系: 从基础理论到高级应用,本书力求为读者构建一个完整而连贯的电磁场数值模拟知识体系。 面向未来的视野: 关注行业发展趋势,介绍前沿技术和研究方向,帮助读者跟上技术发展的步伐。 本书适合于高等院校电子工程、通信工程、物理学、计算数学等专业的本科生、研究生,以及从事相关领域研发的工程师和科研人员。我们相信,通过学习本书,读者将能够掌握电磁场数值模拟的核心技术,并能够独立解决实际工程问题,为电磁学领域的研究和应用做出贡献。

用户评价

评分

这本书的封面设计透露出一种“干货满满”的气息,深邃的蓝色背景加上简洁的白色字体,直观地表明了其专业性。我选择这本书,主要是因为在接触了许多理论性极强的电磁场仿真书籍后,我发现真正将理论转化为实践的指导却相对缺乏。FDTD方法作为一种强大的数值仿真技术,在解决复杂的电磁场问题时显得尤为重要,而“编程技巧”这一部分更是直击我学习的痛点。我希望这本书能详细地介绍FDTD方法的理论基础,包括麦克斯韦方程组的时域离散化过程,网格的划分策略,以及如何精确地模拟各种边界条件,比如全反射边界、介质界面以及用于吸收辐射的PML层。我对书中关于PML层不同实现方式的比较和优劣分析非常感兴趣,这直接影响到仿真区域的有效性和计算成本。同时,我也希望能够深入理解FDTD算法的收敛性条件和稳定性分析,以及如何通过选择合适的网格尺寸和时间步长来保证仿真的准确性和可靠性。而在编程方面,我期待这本书能提供一套清晰、可执行的编程框架。这不仅仅是提供几段孤立的代码片段,而是能够教会我如何系统地构建一个FDTD仿真器,包括数据结构的组织、数值求解器的实现、边界条件的有效处理、以及仿真结果的可视化。我希望书中能介绍如何利用Python这样的高级语言,结合NumPy、SciPy等科学计算库,高效地实现FDTD算法,并能给出一些优化代码性能的技巧,比如利用向量化操作,甚至是对多核CPU的并行计算进行简单的介绍。如果书中能附带一些典型的工程应用案例,例如一个简单的波导仿真或者一个微带线的电磁特性分析,并提供完整的仿真流程和代码实现,那将是极大的福音,能够帮助我快速地将所学知识应用于实际问题。

评分

拿到这本书,一股浓厚的学术氛围扑面而来。深沉的色彩搭配,以及那一丝不苟的字体排版,都预示着这是一本内容严谨的书籍。我之所以被它吸引,是因为我在工作中经常遇到需要精确分析电磁波传播和相互作用的场景,而FDTD方法凭借其在时域直接求解麦克斯韦方程的特点,在处理复杂结构和瞬态响应方面展现出巨大的潜力。我希望这本书能够系统地、深入浅出地讲解FDTD方法的理论精髓,从最基础的时域麦克斯韦方程出发,详细阐述如何进行空间和时间的离散化,如何构建交错网格(Yee Grid)来求解电场和磁场分量,以及如何处理各种复杂的边界条件,比如理想导体、介质分界面,以及如何构建和实现人工吸收边界(PML)来模拟无限空间。我对书中关于PML层实现细节的阐述抱有很高的期待,因为这直接关系到仿真结果的准确性和效率。同时,我也希望书中能够对FDTD算法的稳定性和收敛性条件进行详细的分析,并给出避免数值不稳定的方法。而“编程技巧”这一部分,更是我选择这本书的核心原因。我期待它能提供一套完整的、可操作的编程指南,不仅仅是介绍算法的实现,更能教我如何将FDTD方法工程化。这包括如何高效地管理大规模的仿真数据,如何设计可复用的代码模块,如何进行参数的优化和扫描,以及如何实现结果的可视化和后处理。我希望书中能介绍如何使用主流的编程语言,例如Python,结合科学计算库(如NumPy、Matplotlib)来高效地实现FDTD算法,甚至能对如何利用GPU加速进行初步的介绍。如果书中能包含一些实际的工程应用案例,比如微波器件的设计、电磁兼容性分析,并详细展示其FDTD仿真过程和编程实现,那将是极大的帮助,能让我更好地理解理论在实践中的应用。

评分

这本书的封面设计给人一种“专业且实用”的感觉,不花哨但很有分量,给人一种值得信赖的科技感。我购买这本书,主要是因为我对能够精确模拟电磁场行为的数值方法非常感兴趣,特别是FDTD方法,它能够直接在时域求解麦克斯韦方程,这对于分析宽带特性和瞬态响应非常有利。我希望这本书能够提供一个全面而系统的FDTD理论讲解,从麦克斯韦方程组的时域形式出发,详细介绍网格的建立、差分格式的推导、以及时间步进的原理。我特别关注书中关于如何处理复杂边界条件的内容,例如不规则的几何形状、不同介质的界面,以及如何实现有效的吸收边界条件(PML)来模拟开放空间,这对于实际仿真至关重要。同时,我对FDTD算法的稳定性、收敛性分析以及误差控制方法也有浓厚的兴趣,希望书中能给出清晰的解释和实用的建议。而“编程技巧”这部分,对我来说是这本书最核心的价值所在。我期待它能提供一套完整的、从零开始的FDTD编程实现指南,不仅仅是提供代码,更是能够阐述背后的设计思路和工程化考量。例如,如何设计高效的数据结构来存储电磁场分量,如何优化计算流程以提高仿真速度,如何处理大型仿真所需的内存管理,以及如何进行仿真结果的后处理和可视化。我希望书中能介绍如何利用Python等通用编程语言,结合NumPy、SciPy等库,来构建一个完整的FDTD仿真器,并给出一些性能优化的策略,比如向量化操作,甚至是对并行计算的初步介绍。如果书中能包含一些典型的工程应用案例,如天线仿真、电磁散射分析,并详细展示其FDTD仿真过程和相应的代码实现,那将极大地增强我学习的针对性和实践性。

评分

我拿到这本书的第一感觉是它很“厚重”,不仅仅是指物理上的厚度,更是一种内容上的充实感。封面的设计也比较简洁,采用了科技蓝的色调,搭配书名,给人一种专业且严谨的印象。我之所以选择这本书,是因为我一直对用数值方法来解决工程实际中的电磁问题感到着迷,而FDTD方法因其直接在时域求解麦克斯韦方程组的特性,能够方便地处理各种复杂情况,尤其是在宽带和瞬态响应的仿真中具有显著优势。我希望这本书能够提供一个全面而深入的FDTD理论讲解,从最基本的原理出发,详细阐述网格的划分、差分格式的构建、时间积分的步骤,以及如何准确地模拟各种边界条件,包括人工吸收边界(PML)的原理和实现。我特别关注书中对“Yee Grid”结构的解析,以及它如何巧妙地将电场和磁场在空间上进行交错排列,以保证计算的精度和稳定性。此外,对于FDTD算法的收敛性和稳定性条件,以及一些误差分析的方法,我希望能有详细的说明,这对于确保仿真结果的可靠性至关重要。而“编程技巧”这部分,对我来说是这本书最大的亮点。我希望它能提供不仅仅是代码的罗列,更能深入讲解算法的设计思想和实现策略。例如,如何高效地组织数据结构,如何优化计算流程,如何进行并行计算以加速仿真,以及如何处理大规模的仿真网格。我期待书中能给出一些关于如何将FDTD算法工程化、模块化的指导,使其能够应用于更广泛的工程问题。如果书中能包含一些具体的应用案例,比如射频电路的仿真、电磁兼容性分析、或者天线性能的评估,并详细展示其FDTD仿真步骤和相应的编程实现,那将极大地提升我的学习动力和实践能力。总之,我希望这本书能够成为我理解和掌握FDTD方法,并将其应用于实际工程仿真的重要参考。

评分

从书的整体感觉来看,这是一本“硬核”的专业书籍,封面设计沉稳大气,没有过多华丽的装饰,反而让人觉得内容会很实在。翻开第一页,那种严谨的学术风格扑面而来。我选择这本书,主要是因为我对解决实际电磁场问题时,FDTD方法的实用性和高效性有着浓厚的兴趣。我深知,很多复杂的电磁现象,如果没有有效的数值仿真工具,是很难深入理解和分析的。FDTD方法以其直接在时域求解麦克斯韦方程组的特点,在处理宽带响应、非线性材料以及复杂边界问题方面具有独特的优势。我希望这本书能够系统地讲解FDTD方法的核心思想,包括网格的建立、差分格式的推导、时间步进的原理,以及如何准确地模拟各种物理边界条件,例如理想导体边界、介质界面等。此外,对于一些更高级的FDTD技术,比如如何提高仿真精度(例如使用高精度差分格式),如何处理不规则网格,以及如何处理一些特殊的材料模型(如磁性材料、等离子体等),我希望书中也能有所涉及。而“编程技巧”这部分,是我最为期待的。我希望它能提供一套完整的编程思路,从算法的逻辑设计到具体的代码实现,都能有详尽的指导。例如,如何将FDTD算法封装成易于复用的模块,如何处理大规模的仿真数据,如何进行参数的优化和扫描,以及如何进行结果的可视化和后处理。我特别希望书中能给出一些关于如何优化代码性能的技巧,因为FDTD仿真通常需要大量的计算资源,效率至关重要。如果书中能提供一些典型的工程应用案例,并详细解析其FDTD仿真过程和编程实现,例如电磁脉冲(EMP)防护、微波滤波器设计等,那就更完美了。我希望通过这本书,不仅能理解FDTD的原理,更能掌握将其转化为实际生产力的方法。

评分

这本书的装帧给我的第一印象就是“扎实”。厚度适中,拿在手里有分量,封面材质也显得比较耐磨,不太容易留下指纹。我在电商平台上看到这本书的介绍时,就被“编程技巧”这几个字深深吸引了。坦白说,很多理论书籍虽然讲得鞭辟入里,但就是缺乏实际操作的指导,读完之后感觉像是在看一本说明书,却不知道怎么把它变成真正的工具。我一直觉得,学习一项技术,尤其是像FDTD这样涉及到大量计算和数值模拟的方法,编程能力是不可或缺的。我希望这本书能够详细地介绍如何将FDTD算法转化为可执行的代码,从数据结构的组织、数值求解器的设计,到边界条件的实现、结果的可视化等各个环节,都能有详尽的阐述。我期待书中能提供一些清晰的伪代码或者直接的代码片段,最好能用通用的编程语言,比如C++或者Python,这样即使我所在的学习环境与书中略有不同,也能方便地进行移植和修改。关于FDTD方法的具体内容,我特别关注其在处理复杂几何形状和非均匀介质时的优缺点,以及如何通过一些特殊的技巧来提高仿真精度和效率。例如,我对“截断边界条件”(ABC)的实现方法很感兴趣,因为它直接关系到仿真区域的有效性和计算资源的消耗。如果书中能对不同的ABC类型进行比较分析,并给出相应的编程实现建议,那将非常有价值。此外,对于仿真结果的验证和误差分析,我也希望能有深入的探讨。例如,如何通过与解析解或者其他仿真软件的结果进行对比来评估FDTD算法的准确性,以及如何识别和减少数值误差,这些都是实际应用中必须掌握的技能。这本书的“编程技巧”部分,我希望它不仅仅是代码的堆砌,更能体现出算法设计的精妙之处和代码实现的优雅性,能够让我从中学到解决实际工程问题的编程思维。

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这本《时域有限差分方法及编程技巧》在书架上显得相当“专业”,封面设计不算花哨,但字体和排版都透着一股严谨的气息。拿到手里,它的分量告诉我里面内容一定很充实。我选择这本书,主要是出于对FDTD方法在实际工程应用中强大能力的向往。虽然在学术论文和一些零散的技术资料中接触过FDTD,但总是感觉碎片化,不够系统。我希望这本书能够提供一个完整的FDTD理论框架,从最基本的麦克斯韦方程出发,如何一步步推导出差分方程,以及在时域和空域进行离散化时需要注意的关键点。我尤其关心书中对“交错网格”(Yee Grid)的详细解释,以及它如何巧妙地处理电场和磁场在空间上的分布,从而实现对麦克斯韦方程组的精确近似。而且,我对算法的收敛性和稳定性问题也颇为关注,希望书中能给出明确的判据和分析方法,帮助我避免在实际仿真中遇到不收敛的情况。除了理论,这本书最吸引我的地方在于“编程技巧”这部分。我希望它能超越简单的代码示例,深入讲解在实现FDTD算法时需要考虑的各种工程化问题。比如,如何高效地管理内存,如何优化计算速度,如何并行化处理大型仿真问题,以及如何处理边界条件,特别是当边界不规则或者存在吸收层时。我期待书中能够提供一些经过优化的算法实现,以及一些在实际应用中能够提升效率的“小窍门”。对于初学者来说,一个好的起点至关重要,我希望这本书能够清晰地引导我完成第一个FDTD仿真,并且在后续的学习中,能够通过它解决更复杂的问题。如果书中能包含一些典型应用案例的详细分析,比如电磁散射、电磁兼容等,并提供相应的代码实现思路,那将是莫大的帮助。总之,我期待这本书能成为我理解和运用FDTD进行工程仿真的得力助手。

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这本书的封面设计倒是挺吸引人的,深蓝色为主调,配上一些抽象的线条,给人一种科技感和专业感。拿到手里,纸张的质感也很好,不是那种很粗糙的印刷纸,摸起来比较光滑,应该能经受住长时间翻阅。我一直对电磁场仿真领域很感兴趣,但接触到的资料大多比较理论化,公式推导繁琐,看得我头昏脑胀。我希望这本书能提供一些更直观的理解方式,能够将那些抽象的数学模型和实际的应用联系起来。尤其是我听说有限差分方法在解决复杂的电磁波传播问题上非常有效,所以对这本书的“时域有限差分方法”这个标题非常感兴趣。我希望它能详细讲解这个方法的原理,比如它是如何将连续的麦克斯韦方程组转化为离散的差分方程,以及这个转化过程中涉及到的一些关键概念,像网格划分、离散化误差的来源和控制等等。而且,编程技巧这一部分更是我所期待的,因为我深知理论学习离不开实践,只有通过实际的编程才能真正掌握一种方法。我希望这本书能提供一些清晰的编程思路和代码示例,最好能覆盖一些常见的应用场景,比如天线设计、微带线分析、屏蔽罩仿真等等。如果书中能讲解如何使用主流的编程语言,比如Python或者MATLAB来实现FDTD算法,那就更好了。另外,对于初学者来说,很多细节可能会被忽略,我希望这本书能够照顾到这一点,在讲解时能够层层递进,从最基础的概念开始,逐步深入到复杂的算法和应用。我希望它能用清晰易懂的语言解释复杂的概念,而不是堆砌大量的专业术语。如果书中能附带一些实际案例的分析,比如一个简单的微波器件的仿真过程,那将极大地提升我的学习兴趣和动力。总而言之,我期待这本书能够成为我学习FDTD方法的入门到进阶的指南,帮助我打开电磁场仿真的大门。

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当我看到这本书的名字时,“时域有限差分方法”和“编程技巧”这两个关键词立刻吸引了我的注意力。封面的设计也相当专业,深邃的蓝色搭配简洁的文字,传递出一种严谨和科技感。我一直对用数值方法来解决实际电磁场问题深感兴趣,但很多理论书籍过于抽象,而实际的编程指导又相对零散。我希望这本书能够提供一个系统、深入地讲解FDTD方法的理论框架,从麦克斯韦方程组的时域离散化开始,详细介绍网格划分、差分格式的选择、以及时间推进算法的原理。我对书中关于如何处理边界条件的讲解抱有特别的期待,尤其是如何实现人工吸收边界(PML),这对于模拟无限电磁场传播至关重要,也是实际应用中的难点。同时,我希望书中能够对FDTD算法的稳定性、收敛性以及误差分析有详细的论述,这将有助于我更好地理解和控制仿真的准确性。而“编程技巧”这部分,更是我选择这本书的重要原因。我期待书中能够提供一套完整的、可操作的编程实现指南,不仅仅是展示代码,更是要教会我如何将FDTD算法工程化。这包括如何设计高效的数据结构来存储大量的电磁场数据,如何优化计算流程以提高仿真效率,如何进行参数扫描和优化,以及如何实现仿真结果的可视化和后处理。我希望书中能够介绍如何利用Python这样的高级编程语言,结合NumPy、SciPy等科学计算库,来高效地实现FDTD算法,并能提供一些关于并行计算或GPU加速的初步介绍。如果书中能包含一些典型的工程应用案例,比如微波器件的仿真、电磁兼容性分析,并详细展示其FDTD仿真步骤和相应的代码实现,那将极大地帮助我将所学知识转化为实际解决问题的能力。

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这本书的封面设计给我一种“沉稳而有力量”的感觉,深蓝色的主调加上金色的书名,显得十分专业,一看就知道里面内容不一般。我之所以选择这本书,是因为在当前电磁场仿真领域,FDTD方法以其高效性和直观性,在许多应用场景中都表现出色,而我正好在寻找能够系统学习并掌握这项技术的途径。我希望这本书能够详细地介绍FDTD方法的核心原理,从麦克斯韦方程的时域形式出发,一步步推导出离散化的差分方程,并且清晰地阐述网格的划分、电场和磁场的交错存储(Yee Grid)等关键概念。我对书中关于如何处理各种边界条件的内容特别感兴趣,比如理想导体边界、介质界面,以及如何实现人工吸收边界(PML)来模拟开放边界,这直接关系到仿真结果的准确性和有效性。同时,我也期望书中能对FDTD算法的稳定性、收敛性条件以及误差来源进行深入的分析,并给出相应的解决策略。而“编程技巧”这部分,更是我选择这本书的重中之重。我希望它能提供一套完整的、可执行的编程实现思路,不仅仅是提供代码片段,更是能够教我如何系统地搭建一个FDTD仿真平台。这包括如何设计高效的数据结构来管理海量的计算数据,如何优化算法以提升计算速度,如何进行参数化设计和结果的可视化。我希望书中能够介绍如何利用Python这样的通用编程语言,结合NumPy、SciPy等强大的科学计算库,来高效地实现FDTD算法,并能给出一些关于提高代码性能的建议,比如向量化操作,甚至是对并行计算的初步探讨。如果书中能附带一些实际的工程应用案例,比如分析一个简单的天线性能或者仿真的电磁散射问题,并详细展示其FDTD仿真流程和相应的代码实现,那将是极大的帮助,能够让我更快速地将所学理论转化为实际的工程应用。

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很不错的书,质量有保障

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非常好的书籍

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翻译估计是找的手下的研究生,错误也有一点。还是看英文版好,原作者免费发布在网上,中国人拿来翻译一下就卖40多块了,一点不值。从这本书的内容来说,写得很翔实,能够学到很多编程技巧,是一本非常适合自己动手用C编写FDTD算法的启蒙书。

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嗯,貌似和想象中的方向有差异

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很经典的内容,慢慢看。

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很详细,关于电磁场

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很好!

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以后买书一定要提前了解好内容。

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