UPML吸收边界条件的无截断数值模拟

摘要

Berenger完全匹配层(PML)吸收边界条件完成了对非物理反射波的吸收,初步实现了有限区域对无限开放空间的数值模拟,然而在计算区域的边界上需要对场分量进行分裂,增加了Maxwell方程组中独立方程的个数,使场分量迭代复杂,增大了数值计算量,单轴各向异性完全匹配层(UPML)边界条件则不需要对场分量进行分裂,迭代公式简单,便于程序实现,且具有更好的宽频带吸收特性.首先推导了TMz波的UPML方程组,给出了UPML的介电参数分布方式,详细介绍了该算法的程序实现步骤,并以数值算例进行验证,分别采用常规PML和UPML边界条件进行数值计算,通过对比二者的计算结果,表明UPML边界条件具有更好的吸收效果,且能更有效地吸收低角入射波和低频凋落波,UPML边界条件更逼真地模拟了无限开放空间,更精确地实现了电磁波的无截断数值模拟.