基于UPML边界条件的LOD-FDTD方法GPR波的数值模拟

摘要

提出局部一维时域有限差分方法(LOD-FDTD)和单轴各向异性理想匹配层(UPML)边界条件相结合的LOD-FDTD探地雷达(GPR)电磁波传播数值模拟算法.通过将Maxwell方程离散化,导出三维GPR波LOD-FDTD算法迭代差分形式,引入UPML边界条件、给出公式推导.在此基础上,建立UPML边界条件应用模型、LOD-FDTD算法性能分析模型,验证UPML边界条件在数值模拟中对GPR波具有良好的吸收特性和算法在时间步不受CFL条件的限制下计算的高效性.建立LOD-FDTD方法的GPR波的正演模型,得到波场快照及其雷达剖面图,为了解电磁波在复杂介质中的传播特性和雷达数据的解释提供了依据.