時域有限差分方法及編程技巧

時域有限差分方法及編程技巧 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

[美] John B.,Schneider 著,餘文華,李文興,張朝柱 譯,劉培國 校
圖書標籤:
  • 時域有限差分
  • FDTD
  • 電磁場
  • 數值計算
  • 計算電磁學
  • MATLAB
  • 編程技巧
  • 算法
  • 數值方法
  • 工程電磁場
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齣版社: 清華大學齣版社
ISBN:9787302377719
版次:1
商品編碼:11664735
品牌:清華大學
包裝:平裝
叢書名: 信息技術和電氣工程學科國際知名教材中譯本係列
開本:16開
齣版時間:2015-02-01
用紙:膠版紙

具體描述

産品特色

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編輯推薦

????本書是一本難得的學習時域有限差分方法和編程技巧的優秀著作。本書是John B. Schneider教授在華盛頓州立大學教學和研究的總結,在國際上得到瞭很高的評價。本書於2013年在哈爾濱工程大學作為計算電磁學研究生教材取得瞭很好的效果。

本書除瞭由簡到繁係統地介紹時域有限差分理論和方法外,從軟件工程的角度結閤理論和方法,指導讀者一步一步編寫一個優秀的應用程序,使讀者得到時域有限差分方法和軟件工程兩方麵的學習和訓練。

????《時域有限差分方法及編程技巧》是一部詳細介紹時域有限差分方法、編程技巧和應用的著作。本書是優秀的計算電磁學入門著作,從軟件工程的角度結閤理論和方法,指導讀者逐步編寫程序。

內容簡介

  《時域有限差分方法及編程技巧》是一部詳細介紹時域有限差分方法、編程技巧和應用的著作。該書深入淺齣地介紹瞭時域有限差分基本理論、關鍵技術、編程技巧以及工程應用。該書配有一維、二維和三維時域有限差分原程序並詳細地解釋瞭編程方法和技巧。
  該書非常適閤研究生和年輕教師用作計算電磁學教材以及科學研究或者工程應用的參考書。

作者簡介

John B. Schneider,美國華盛頓州立大學電氣工程與計算機科學學院教授,IEEE Fellow。發錶學術論文 100 多篇,編寫專著一部,參與齣版專著 3 部。主要研究興趣包括聲學、光學、電磁學、電磁波傳播和散射、計算電磁學、計算聲學,以及遙感等。

餘文華,哈爾濱工程大學特聘教授,2COMU公司總裁。1996—2010年在賓夕法尼 亞州立大學從事計算電磁學研究和軟件開發。2007年成立瞭2COMU公司並擔任總裁,主要産品是GEMS電磁仿真軟件和係統。發錶論文170多篇,齣版專著9部、譯著2部。 主要研究興趣包括計算電磁學、高性能計算技術、硬件加速技術以及軟件工程等。全球 華人電磁網發起人()。

李文興,哈爾濱工程大學教授,博士生導師,中國電子學會高級會員,IEEE會員。 主持多項軍和民用項目,獲省自然科學技術學術成果一等奬、部級科技進步奬4項和省 第二屆青年科技奬,國傢重點新産品5項、國傢重點火炬計劃2項。發錶論文70餘篇,其 中SCI檢索30餘篇,齣版專著3部、教材1部。

張朝柱,哈爾濱工程大學教授,工學博士,博士生導師,IEEE會員,宇航學會會 員。教育部高等學校電子信息類專業教學指導委員會委員,《電子與信息學報》編委, 《電子科學學刊(英文版)》編委。從事信號處理在雷達、通信中的應用研究,雷達對 抗技術研究。獲省部級科研成果奬3項、省級教學成果奬3項,齣版教材9部,發錶論文 80餘篇。

劉培國,國防科學技術大學教授,博士生導師。研究領域是電磁兼容與防護、電波 傳播、天綫以及電磁計算。發錶論文150餘篇,齣版專著3部、教材5部。


目錄

第 1章數字僞像

1.1引言

1.2有限精確度

1.3符號處理

第 2章電磁學的簡要迴顧

2.1引言

2.2庫侖定律和電場強度

2.3電位移矢量

2.4靜電場

2.5梯度、散度和鏇度

2.6拉普拉斯運算

2.7高斯定理和斯托剋斯定理

2.8電場邊界條件

2.9電導率和理想電導體

2.10磁場

2.11磁場邊界條件

2.12靜態場簡述

2.13時域場

2.14時變場總結

2.15無源區的波動方程

2.16一維波動方程的解決方案

第 3章一維時域有限差分 (FDTD)法簡介

3.1引言

3.2 Yee算法

3.3一維遞推方程

3.4一維 FDTD仿真的計算機實現

3.5基本仿真

3.6一維 PMC邊界條件

3.7場的記錄

3.8附加源

3.9邊界條件

3.10總場/散射場邊界條件

3.11非均勻媒質

3.12色散媒質

第 4章 FDTD程序優化

4.1引言

4.2數組和動態內存分配

4.3宏

4.4結構體

4.5改進一

4.6模塊化設計和函數初始化

4.7改進二

4.8編譯模塊化代碼

4.9改進三

第 5章推廣 FDTD仿真至所有頻率

5.1引言

5.2源

5.2.1高斯脈衝

5.2.2諧波源

5.2.3 Ricker小波

5.3映射頻率至離散傅裏葉變換

5.4運行離散傅裏葉變換( DFT)

5.5實信號與 DFT信號

5.6兩個時域采樣點的振幅和相位

5.7電導率

5.8實例:獲取平麵交界麵的透射係數

5.8.1穿過平麵交界麵的透射(連續空間)

5.8.2使用 FDTD測量透射係數

第 6章基於微分方程的吸收邊界條件

6.1引言

6.2傳播方程

6.3截斷網格

6.4一階吸收邊界條件的實現

6.5用算子符號錶示吸收邊界條件

6.6二階吸收邊界條件

6.7二階吸收邊界條件的實現

第 7章色散、阻抗、反射和透射

7.1引言

7.2連續空間中的色散

7.3 FDTD方法的諧波錶示

7.4 FDTD的網格色散

7.5數值阻抗

7.6 FDTD解析反射係數和透射係數

7.7理想電導體的反射

7.8交界麵與電場節點重閤

第 8章二維 FDTD仿真

8.1引言

8.2多維數組

8.3二維:TMz極化

8.4 TMz實例

8.5 TMz極化波的 TFSF邊界

8.6 TMz TFSF邊界舉例

8.7 TEz極化

8.8 TMz和 TMz仿真中的 PEC

8.9 TEz舉例

第 9章三維 FDTD

9.1引言

9.2 C語言中的三維數組

9.3支配方程和三維網格

9.4三維程序實例

9.5 TFSF邊界

9.6 TFSF示範

9.7非等空間步長

第 10章色散材料

10.1引言

10.2本構關係和色散媒質

10.2.1 Drude材料

10.2.2 Lorentz材料

10.2.3 Debye材料

10.3 Debye材料運用輔助差分方程方法( ADE)

10.4 Drude材料運用輔助差分方程方法( ADE)

10.5磁色散材料

10.6分段綫性遞歸捲積

10.7 Debye材料的分段綫性遞歸捲積方法

第 11章完全匹配層 (PML)

11.1引言

11.2有耗層,一維

11.3有耗層,二維

11.4分裂場 PML

11.5非分裂場 PML

11.6非分裂場 PML的 FDTD實現

第 12章聲學 FDTD仿真

12.1引言

12.2 FDTD支配方程

12.3二維 FDTD實現

第 13章並行處理

13.1綫程

13.2綫程舉例

13.3消息傳遞接口

13.4 Open MPI基礎知識

13.5等級和大小

13.6進程間的通信

第 14章近遠場變換

14.1引言

14.2等效原理

14.3矢量位

14.4遠區的電場

14.5復化辛普森積分

14.6電磁場的排列:幾何平均法

14.7幾何平均法實現近遠場變換

14.7.1雙縫輻射

14.7.2圓柱體散射

14.7.3球體前嚮強散射

附錄 A四階中心差分的構造

附錄 B産生瀑布圖和動畫

附錄 C二維數據的渲染及動畫

附錄 D符號

附錄 E PostScript簡介

E.1引言

E.2 PostScript文件9

E.3 PostScript基本命令

索引


精彩書摘


前言/序言

??譯者序

華盛頓州立大學 John Schneider教授的《 Understanding Finite Di.erence Time Domain Method》是一本非常難得的計算電磁學入門的優秀教材。該書除瞭由簡到繁係統地介紹時域有限差分理論和方法外,從軟件工程的角度結閤理論和方法,指導學生一步一步編寫一個優秀的時域有限差分應用程序,使學生得到瞭時域有限差分方法和軟件工程兩方麵的學習和訓練。該書經過在哈爾濱工程大學電磁場與微波專業的教學與實踐,得到瞭學生廣泛好評,取得瞭良好的教學效果。

參加該書翻譯的有哈爾濱工程大學餘文華、李文興、張朝柱、段瀚林、孫照清、李韆、卓慶坤、王美玉、張文、劉鑫博、郭曉亮、田春勝、趙月明、劉玉敬、張蘭超、孔媛媛、曹小東。該書由國防科技大學劉培國教授校對。

該書適閤作為電磁場與微波技術專業高年級本科生和研究生的教材或參考書,也可以作為年輕教師和工程師的參考書。該書為哈爾濱工程大學研究生規劃教材。

餘文華於哈爾濱工程大學


緻中國讀者

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 ??



《電磁場數值模擬:從理論到實踐》 在現代科學技術領域,電磁現象的深入理解和精確預測至關重要,從微波通信、雷達探測到生物醫學成像,再到量子計算和天體物理研究,無處不見電磁場的蹤跡。然而,許多復雜的電磁問題往往難以通過解析方法求解,這便催生瞭對數值模擬技術的巨大需求。本書正是為瞭滿足這一需求而精心編撰,旨在為讀者提供一個全麵而深入的電磁場數值模擬學習路徑。 本書並非聚焦於某一種特定的算法,而是以一種更宏觀的視角,係統地闡述瞭電磁場數值模擬領域的核心概念、基本原理以及常用的多種關鍵技術。我們力求從理論根基齣發,循序漸進地引導讀者理解這些方法的數學模型,並在此基礎上,詳細探討它們在實際工程問題中的應用。 本書結構安排如下: 第一部分:數值模擬的基礎理論 本部分首先會迴顧電磁場理論的基礎,包括麥剋斯韋方程組的積分和微分形式,以及其在不同介質中的行為特性。在此基礎上,我們將引入數值模擬的基本思想,即如何將連續的物理場離散化,轉化為可以用計算機處理的代數方程組。我們會探討常用的離散化技術,例如有限差分法、有限元法以及積分方程法等,並簡要介紹它們各自的優缺點和適用範圍。同時,我們還會介紹數值模擬中常涉及的誤差分析,包括截斷誤差、離散化誤差以及收斂性問題,這對於評估模擬結果的準確性至關重要。 第二部分:常用的數值模擬方法詳解 在掌握瞭基礎理論之後,我們將逐一深入剖析幾種主流的電磁場數值模擬方法。 有限元法 (FEM): 重點講解其基本思想,包括網格劃分、基函數選擇、弱形式推導以及剛度矩陣和載荷嚮量的構建。我們將詳細介紹不同階次的有限元,以及在處理復雜幾何形狀和邊界條件方麵的優勢。同時,也會討論一些高級話題,如自適應網格細化和高階有限元在提高精度中的作用。 積分方程法 (IE): 探討其在處理無限域問題和低頻問題時的獨到之處。我們將詳細介紹各種類型的積分方程(如希爾伯特變換、彭加萊-施瓦茲公式等),以及基於此的邊界元法(BEM)和方法(Method of Moments, MoM)。重點講解如何建立和求解積分方程,並分析其在金屬散射體和天綫設計中的應用。 時域有限差分法 (FDTD) 的一般性原理與應用(不涉及編程技巧): 作為一種重要的時域方法,我們將從其基本概念入手,闡述如何利用差分近似來離散化時域內的麥剋斯韋方程組。重點在於理解時間步長和空間步長之間的穩定性條件(CFL條件),以及如何在網格上交錯存儲電場和磁場分量。本部分將重點闡述其在解決瞬態電磁問題,如脈衝傳播、瞬態響應分析等方麵的優勢,以及其在電磁兼容(EMC)和屏蔽效能分析等領域的普適性原理。 第三部分:麵嚮實際應用的仿真流程與考慮 本部分將視角從單一算法轉移到完整的仿真流程。我們會詳細討論如何從物理問題的建模開始,到選擇閤適的數值方法,再到網格生成、設置邊界條件、執行計算,最後是結果的後處理和驗證。 幾何建模與網格生成: 探討不同軟件和技術在構建復雜三維模型上的技巧,以及生成高質量網格(包括結構化網格、非結構化網格、自適應網格)的重要性,並分析網格質量對仿真精度的影響。 邊界條件的處理: 詳細介紹各類邊界條件的物理意義及其在數值模型中的實現方式,包括理想導體邊界、電磁邊界、吸收邊界(PML)等,並分析不同邊界條件選擇對仿真結果的影響。 仿真結果的分析與驗證: 強調對仿真結果進行定性與定量分析的方法,包括參數提取、可視化展示,以及如何通過與解析解、實驗數據或其他仿真軟件的比對來驗證仿真結果的準確性和可靠性。 第四部分:高級話題與前沿展望 為瞭讓讀者能夠應對更復雜的工程挑戰,本部分將介紹一些高級仿真技術和當前的研究熱點。 高效求解器的技術: 介紹常用的綫性方程組求解器,如直接求解法(LU分解、Cholesky分解)和迭代求解法(共軛梯度法、GMRES法),並討論它們的適用性和計算效率。 並行計算技術: 探討如何在多核處理器或集群環境中實現電磁場仿真,以加速大規模復雜問題的求解。 與機器學習等技術的結閤: 展望將電磁場數值模擬與人工智能、機器學習等新興技術相結閤的潛力,以及其在參數優化、模型降階等方麵的應用前景。 本書的特點: 理論與實踐的平衡: 我們既會深入講解每種方法的數學原理,也會提供實際應用中的案例分析,幫助讀者理解理論如何轉化為實際解決方案。 方法的普適性: 本書涵蓋瞭多種主流的數值模擬方法,旨在為讀者構建一個廣闊的視野,使其能夠根據不同問題的特點選擇最閤適的技術。 係統性的知識體係: 從基礎理論到高級應用,本書力求為讀者構建一個完整而連貫的電磁場數值模擬知識體係。 麵嚮未來的視野: 關注行業發展趨勢,介紹前沿技術和研究方嚮,幫助讀者跟上技術發展的步伐。 本書適閤於高等院校電子工程、通信工程、物理學、計算數學等專業的本科生、研究生,以及從事相關領域研發的工程師和科研人員。我們相信,通過學習本書,讀者將能夠掌握電磁場數值模擬的核心技術,並能夠獨立解決實際工程問題,為電磁學領域的研究和應用做齣貢獻。

用戶評價

評分

這本書的封麵設計給我一種“沉穩而有力量”的感覺,深藍色的主調加上金色的書名,顯得十分專業,一看就知道裏麵內容不一般。我之所以選擇這本書,是因為在當前電磁場仿真領域,FDTD方法以其高效性和直觀性,在許多應用場景中都錶現齣色,而我正好在尋找能夠係統學習並掌握這項技術的途徑。我希望這本書能夠詳細地介紹FDTD方法的核心原理,從麥剋斯韋方程的時域形式齣發,一步步推導齣離散化的差分方程,並且清晰地闡述網格的劃分、電場和磁場的交錯存儲(Yee Grid)等關鍵概念。我對書中關於如何處理各種邊界條件的內容特彆感興趣,比如理想導體邊界、介質界麵,以及如何實現人工吸收邊界(PML)來模擬開放邊界,這直接關係到仿真結果的準確性和有效性。同時,我也期望書中能對FDTD算法的穩定性、收斂性條件以及誤差來源進行深入的分析,並給齣相應的解決策略。而“編程技巧”這部分,更是我選擇這本書的重中之重。我希望它能提供一套完整的、可執行的編程實現思路,不僅僅是提供代碼片段,更是能夠教我如何係統地搭建一個FDTD仿真平颱。這包括如何設計高效的數據結構來管理海量的計算數據,如何優化算法以提升計算速度,如何進行參數化設計和結果的可視化。我希望書中能夠介紹如何利用Python這樣的通用編程語言,結閤NumPy、SciPy等強大的科學計算庫,來高效地實現FDTD算法,並能給齣一些關於提高代碼性能的建議,比如嚮量化操作,甚至是對並行計算的初步探討。如果書中能附帶一些實際的工程應用案例,比如分析一個簡單的天綫性能或者仿真的電磁散射問題,並詳細展示其FDTD仿真流程和相應的代碼實現,那將是極大的幫助,能夠讓我更快速地將所學理論轉化為實際的工程應用。

評分

當我看到這本書的名字時,“時域有限差分方法”和“編程技巧”這兩個關鍵詞立刻吸引瞭我的注意力。封麵的設計也相當專業,深邃的藍色搭配簡潔的文字,傳遞齣一種嚴謹和科技感。我一直對用數值方法來解決實際電磁場問題深感興趣,但很多理論書籍過於抽象,而實際的編程指導又相對零散。我希望這本書能夠提供一個係統、深入地講解FDTD方法的理論框架,從麥剋斯韋方程組的時域離散化開始,詳細介紹網格劃分、差分格式的選擇、以及時間推進算法的原理。我對書中關於如何處理邊界條件的講解抱有特彆的期待,尤其是如何實現人工吸收邊界(PML),這對於模擬無限電磁場傳播至關重要,也是實際應用中的難點。同時,我希望書中能夠對FDTD算法的穩定性、收斂性以及誤差分析有詳細的論述,這將有助於我更好地理解和控製仿真的準確性。而“編程技巧”這部分,更是我選擇這本書的重要原因。我期待書中能夠提供一套完整的、可操作的編程實現指南,不僅僅是展示代碼,更是要教會我如何將FDTD算法工程化。這包括如何設計高效的數據結構來存儲大量的電磁場數據,如何優化計算流程以提高仿真效率,如何進行參數掃描和優化,以及如何實現仿真結果的可視化和後處理。我希望書中能夠介紹如何利用Python這樣的高級編程語言,結閤NumPy、SciPy等科學計算庫,來高效地實現FDTD算法,並能提供一些關於並行計算或GPU加速的初步介紹。如果書中能包含一些典型的工程應用案例,比如微波器件的仿真、電磁兼容性分析,並詳細展示其FDTD仿真步驟和相應的代碼實現,那將極大地幫助我將所學知識轉化為實際解決問題的能力。

評分

拿到這本書,一股濃厚的學術氛圍撲麵而來。深沉的色彩搭配,以及那一絲不苟的字體排版,都預示著這是一本內容嚴謹的書籍。我之所以被它吸引,是因為我在工作中經常遇到需要精確分析電磁波傳播和相互作用的場景,而FDTD方法憑藉其在時域直接求解麥剋斯韋方程的特點,在處理復雜結構和瞬態響應方麵展現齣巨大的潛力。我希望這本書能夠係統地、深入淺齣地講解FDTD方法的理論精髓,從最基礎的時域麥剋斯韋方程齣發,詳細闡述如何進行空間和時間的離散化,如何構建交錯網格(Yee Grid)來求解電場和磁場分量,以及如何處理各種復雜的邊界條件,比如理想導體、介質分界麵,以及如何構建和實現人工吸收邊界(PML)來模擬無限空間。我對書中關於PML層實現細節的闡述抱有很高的期待,因為這直接關係到仿真結果的準確性和效率。同時,我也希望書中能夠對FDTD算法的穩定性和收斂性條件進行詳細的分析,並給齣避免數值不穩定的方法。而“編程技巧”這一部分,更是我選擇這本書的核心原因。我期待它能提供一套完整的、可操作的編程指南,不僅僅是介紹算法的實現,更能教我如何將FDTD方法工程化。這包括如何高效地管理大規模的仿真數據,如何設計可復用的代碼模塊,如何進行參數的優化和掃描,以及如何實現結果的可視化和後處理。我希望書中能介紹如何使用主流的編程語言,例如Python,結閤科學計算庫(如NumPy、Matplotlib)來高效地實現FDTD算法,甚至能對如何利用GPU加速進行初步的介紹。如果書中能包含一些實際的工程應用案例,比如微波器件的設計、電磁兼容性分析,並詳細展示其FDTD仿真過程和編程實現,那將是極大的幫助,能讓我更好地理解理論在實踐中的應用。

評分

這本書的封麵設計透露齣一種“乾貨滿滿”的氣息,深邃的藍色背景加上簡潔的白色字體,直觀地錶明瞭其專業性。我選擇這本書,主要是因為在接觸瞭許多理論性極強的電磁場仿真書籍後,我發現真正將理論轉化為實踐的指導卻相對缺乏。FDTD方法作為一種強大的數值仿真技術,在解決復雜的電磁場問題時顯得尤為重要,而“編程技巧”這一部分更是直擊我學習的痛點。我希望這本書能詳細地介紹FDTD方法的理論基礎,包括麥剋斯韋方程組的時域離散化過程,網格的劃分策略,以及如何精確地模擬各種邊界條件,比如全反射邊界、介質界麵以及用於吸收輻射的PML層。我對書中關於PML層不同實現方式的比較和優劣分析非常感興趣,這直接影響到仿真區域的有效性和計算成本。同時,我也希望能夠深入理解FDTD算法的收斂性條件和穩定性分析,以及如何通過選擇閤適的網格尺寸和時間步長來保證仿真的準確性和可靠性。而在編程方麵,我期待這本書能提供一套清晰、可執行的編程框架。這不僅僅是提供幾段孤立的代碼片段,而是能夠教會我如何係統地構建一個FDTD仿真器,包括數據結構的組織、數值求解器的實現、邊界條件的有效處理、以及仿真結果的可視化。我希望書中能介紹如何利用Python這樣的高級語言,結閤NumPy、SciPy等科學計算庫,高效地實現FDTD算法,並能給齣一些優化代碼性能的技巧,比如利用嚮量化操作,甚至是對多核CPU的並行計算進行簡單的介紹。如果書中能附帶一些典型的工程應用案例,例如一個簡單的波導仿真或者一個微帶綫的電磁特性分析,並提供完整的仿真流程和代碼實現,那將是極大的福音,能夠幫助我快速地將所學知識應用於實際問題。

評分

我拿到這本書的第一感覺是它很“厚重”,不僅僅是指物理上的厚度,更是一種內容上的充實感。封麵的設計也比較簡潔,采用瞭科技藍的色調,搭配書名,給人一種專業且嚴謹的印象。我之所以選擇這本書,是因為我一直對用數值方法來解決工程實際中的電磁問題感到著迷,而FDTD方法因其直接在時域求解麥剋斯韋方程組的特性,能夠方便地處理各種復雜情況,尤其是在寬帶和瞬態響應的仿真中具有顯著優勢。我希望這本書能夠提供一個全麵而深入的FDTD理論講解,從最基本的原理齣發,詳細闡述網格的劃分、差分格式的構建、時間積分的步驟,以及如何準確地模擬各種邊界條件,包括人工吸收邊界(PML)的原理和實現。我特彆關注書中對“Yee Grid”結構的解析,以及它如何巧妙地將電場和磁場在空間上進行交錯排列,以保證計算的精度和穩定性。此外,對於FDTD算法的收斂性和穩定性條件,以及一些誤差分析的方法,我希望能有詳細的說明,這對於確保仿真結果的可靠性至關重要。而“編程技巧”這部分,對我來說是這本書最大的亮點。我希望它能提供不僅僅是代碼的羅列,更能深入講解算法的設計思想和實現策略。例如,如何高效地組織數據結構,如何優化計算流程,如何進行並行計算以加速仿真,以及如何處理大規模的仿真網格。我期待書中能給齣一些關於如何將FDTD算法工程化、模塊化的指導,使其能夠應用於更廣泛的工程問題。如果書中能包含一些具體的應用案例,比如射頻電路的仿真、電磁兼容性分析、或者天綫性能的評估,並詳細展示其FDTD仿真步驟和相應的編程實現,那將極大地提升我的學習動力和實踐能力。總之,我希望這本書能夠成為我理解和掌握FDTD方法,並將其應用於實際工程仿真的重要參考。

評分

這本《時域有限差分方法及編程技巧》在書架上顯得相當“專業”,封麵設計不算花哨,但字體和排版都透著一股嚴謹的氣息。拿到手裏,它的分量告訴我裏麵內容一定很充實。我選擇這本書,主要是齣於對FDTD方法在實際工程應用中強大能力的嚮往。雖然在學術論文和一些零散的技術資料中接觸過FDTD,但總是感覺碎片化,不夠係統。我希望這本書能夠提供一個完整的FDTD理論框架,從最基本的麥剋斯韋方程齣發,如何一步步推導齣差分方程,以及在時域和空域進行離散化時需要注意的關鍵點。我尤其關心書中對“交錯網格”(Yee Grid)的詳細解釋,以及它如何巧妙地處理電場和磁場在空間上的分布,從而實現對麥剋斯韋方程組的精確近似。而且,我對算法的收斂性和穩定性問題也頗為關注,希望書中能給齣明確的判據和分析方法,幫助我避免在實際仿真中遇到不收斂的情況。除瞭理論,這本書最吸引我的地方在於“編程技巧”這部分。我希望它能超越簡單的代碼示例,深入講解在實現FDTD算法時需要考慮的各種工程化問題。比如,如何高效地管理內存,如何優化計算速度,如何並行化處理大型仿真問題,以及如何處理邊界條件,特彆是當邊界不規則或者存在吸收層時。我期待書中能夠提供一些經過優化的算法實現,以及一些在實際應用中能夠提升效率的“小竅門”。對於初學者來說,一個好的起點至關重要,我希望這本書能夠清晰地引導我完成第一個FDTD仿真,並且在後續的學習中,能夠通過它解決更復雜的問題。如果書中能包含一些典型應用案例的詳細分析,比如電磁散射、電磁兼容等,並提供相應的代碼實現思路,那將是莫大的幫助。總之,我期待這本書能成為我理解和運用FDTD進行工程仿真的得力助手。

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這本書的裝幀給我的第一印象就是“紮實”。厚度適中,拿在手裏有分量,封麵材質也顯得比較耐磨,不太容易留下指紋。我在電商平颱上看到這本書的介紹時,就被“編程技巧”這幾個字深深吸引瞭。坦白說,很多理論書籍雖然講得鞭闢入裏,但就是缺乏實際操作的指導,讀完之後感覺像是在看一本說明書,卻不知道怎麼把它變成真正的工具。我一直覺得,學習一項技術,尤其是像FDTD這樣涉及到大量計算和數值模擬的方法,編程能力是不可或缺的。我希望這本書能夠詳細地介紹如何將FDTD算法轉化為可執行的代碼,從數據結構的組織、數值求解器的設計,到邊界條件的實現、結果的可視化等各個環節,都能有詳盡的闡述。我期待書中能提供一些清晰的僞代碼或者直接的代碼片段,最好能用通用的編程語言,比如C++或者Python,這樣即使我所在的學習環境與書中略有不同,也能方便地進行移植和修改。關於FDTD方法的具體內容,我特彆關注其在處理復雜幾何形狀和非均勻介質時的優缺點,以及如何通過一些特殊的技巧來提高仿真精度和效率。例如,我對“截斷邊界條件”(ABC)的實現方法很感興趣,因為它直接關係到仿真區域的有效性和計算資源的消耗。如果書中能對不同的ABC類型進行比較分析,並給齣相應的編程實現建議,那將非常有價值。此外,對於仿真結果的驗證和誤差分析,我也希望能有深入的探討。例如,如何通過與解析解或者其他仿真軟件的結果進行對比來評估FDTD算法的準確性,以及如何識彆和減少數值誤差,這些都是實際應用中必須掌握的技能。這本書的“編程技巧”部分,我希望它不僅僅是代碼的堆砌,更能體現齣算法設計的精妙之處和代碼實現的優雅性,能夠讓我從中學到解決實際工程問題的編程思維。

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從書的整體感覺來看,這是一本“硬核”的專業書籍,封麵設計沉穩大氣,沒有過多華麗的裝飾,反而讓人覺得內容會很實在。翻開第一頁,那種嚴謹的學術風格撲麵而來。我選擇這本書,主要是因為我對解決實際電磁場問題時,FDTD方法的實用性和高效性有著濃厚的興趣。我深知,很多復雜的電磁現象,如果沒有有效的數值仿真工具,是很難深入理解和分析的。FDTD方法以其直接在時域求解麥剋斯韋方程組的特點,在處理寬帶響應、非綫性材料以及復雜邊界問題方麵具有獨特的優勢。我希望這本書能夠係統地講解FDTD方法的核心思想,包括網格的建立、差分格式的推導、時間步進的原理,以及如何準確地模擬各種物理邊界條件,例如理想導體邊界、介質界麵等。此外,對於一些更高級的FDTD技術,比如如何提高仿真精度(例如使用高精度差分格式),如何處理不規則網格,以及如何處理一些特殊的材料模型(如磁性材料、等離子體等),我希望書中也能有所涉及。而“編程技巧”這部分,是我最為期待的。我希望它能提供一套完整的編程思路,從算法的邏輯設計到具體的代碼實現,都能有詳盡的指導。例如,如何將FDTD算法封裝成易於復用的模塊,如何處理大規模的仿真數據,如何進行參數的優化和掃描,以及如何進行結果的可視化和後處理。我特彆希望書中能給齣一些關於如何優化代碼性能的技巧,因為FDTD仿真通常需要大量的計算資源,效率至關重要。如果書中能提供一些典型的工程應用案例,並詳細解析其FDTD仿真過程和編程實現,例如電磁脈衝(EMP)防護、微波濾波器設計等,那就更完美瞭。我希望通過這本書,不僅能理解FDTD的原理,更能掌握將其轉化為實際生産力的方法。

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這本書的封麵設計給人一種“專業且實用”的感覺,不花哨但很有分量,給人一種值得信賴的科技感。我購買這本書,主要是因為我對能夠精確模擬電磁場行為的數值方法非常感興趣,特彆是FDTD方法,它能夠直接在時域求解麥剋斯韋方程,這對於分析寬帶特性和瞬態響應非常有利。我希望這本書能夠提供一個全麵而係統的FDTD理論講解,從麥剋斯韋方程組的時域形式齣發,詳細介紹網格的建立、差分格式的推導、以及時間步進的原理。我特彆關注書中關於如何處理復雜邊界條件的內容,例如不規則的幾何形狀、不同介質的界麵,以及如何實現有效的吸收邊界條件(PML)來模擬開放空間,這對於實際仿真至關重要。同時,我對FDTD算法的穩定性、收斂性分析以及誤差控製方法也有濃厚的興趣,希望書中能給齣清晰的解釋和實用的建議。而“編程技巧”這部分,對我來說是這本書最核心的價值所在。我期待它能提供一套完整的、從零開始的FDTD編程實現指南,不僅僅是提供代碼,更是能夠闡述背後的設計思路和工程化考量。例如,如何設計高效的數據結構來存儲電磁場分量,如何優化計算流程以提高仿真速度,如何處理大型仿真所需的內存管理,以及如何進行仿真結果的後處理和可視化。我希望書中能介紹如何利用Python等通用編程語言,結閤NumPy、SciPy等庫,來構建一個完整的FDTD仿真器,並給齣一些性能優化的策略,比如嚮量化操作,甚至是對並行計算的初步介紹。如果書中能包含一些典型的工程應用案例,如天綫仿真、電磁散射分析,並詳細展示其FDTD仿真過程和相應的代碼實現,那將極大地增強我學習的針對性和實踐性。

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這本書的封麵設計倒是挺吸引人的,深藍色為主調,配上一些抽象的綫條,給人一種科技感和專業感。拿到手裏,紙張的質感也很好,不是那種很粗糙的印刷紙,摸起來比較光滑,應該能經受住長時間翻閱。我一直對電磁場仿真領域很感興趣,但接觸到的資料大多比較理論化,公式推導繁瑣,看得我頭昏腦脹。我希望這本書能提供一些更直觀的理解方式,能夠將那些抽象的數學模型和實際的應用聯係起來。尤其是我聽說有限差分方法在解決復雜的電磁波傳播問題上非常有效,所以對這本書的“時域有限差分方法”這個標題非常感興趣。我希望它能詳細講解這個方法的原理,比如它是如何將連續的麥剋斯韋方程組轉化為離散的差分方程,以及這個轉化過程中涉及到的一些關鍵概念,像網格劃分、離散化誤差的來源和控製等等。而且,編程技巧這一部分更是我所期待的,因為我深知理論學習離不開實踐,隻有通過實際的編程纔能真正掌握一種方法。我希望這本書能提供一些清晰的編程思路和代碼示例,最好能覆蓋一些常見的應用場景,比如天綫設計、微帶綫分析、屏蔽罩仿真等等。如果書中能講解如何使用主流的編程語言,比如Python或者MATLAB來實現FDTD算法,那就更好瞭。另外,對於初學者來說,很多細節可能會被忽略,我希望這本書能夠照顧到這一點,在講解時能夠層層遞進,從最基礎的概念開始,逐步深入到復雜的算法和應用。我希望它能用清晰易懂的語言解釋復雜的概念,而不是堆砌大量的專業術語。如果書中能附帶一些實際案例的分析,比如一個簡單的微波器件的仿真過程,那將極大地提升我的學習興趣和動力。總而言之,我期待這本書能夠成為我學習FDTD方法的入門到進階的指南,幫助我打開電磁場仿真的大門。

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書很好,是正版的

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很給力的一般書,講的很詳細

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商品不錯,值得信賴,如果喜歡

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狗狗

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以後買書一定要提前瞭解好內容。

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