【文章內(nèi)容簡介】 組使用；當,就代表節(jié)點的電位值，當，就代表節(jié)點值。 用常數(shù)邊界元法計算分支電纜傳輸特性的流程圖3 實例分析計算眾所周知，波導是一種約束或者用來引導電磁波的結構。通常波導專指的是各種形狀的空心金屬波導管及表面波波導，前者將被傳輸?shù)碾姶挪ㄍ耆拗圃诮饘俟軆?nèi)，又稱封閉波導；后者將引導的電磁波約束在波導結構的周圍，又稱開波導。而在現(xiàn)實中的隧道中，要研究煤礦井中電磁波傳播特性，通常會把煤礦井看做波導，從而利用波導的有關知識來處理隧道問題。 。利用邊界元法 ,將導體圓柱體1的邊界剖分為 N 1 個常數(shù)單元 ,將導體圓柱體2的邊界剖分為 N 2 個常數(shù)單元 ，矩形外導體的邊界剖分為 N3 個常數(shù)單元。 (1) 若假定矩形外導體電位為 0伏 ,導體 導體 2的電容都為1伏，則C1，C2耦模電容分別為： （31）式中，是第M段邊界單元的勢函數(shù)法向倒值，是第M段邊界單元的長度。（2）若假定矩形外導體和導體2的電位為0伏，導體1的自電容為1伏，則導體1的自電容為： （32）（3）若假定矩形外導體和導體1的電位為0伏，導體2的自電容為1伏，則導體2的自電容為： （33）（4） 則兩圓柱體的耦合電容為： （34） （44 （33）（33）） 目前研究的大多數(shù)是矩形隧道，但是實際礦井隧道一般為拱形，在日常生活中常見一些隧道或井礦洞類結構，假設隧道是無限長的良導體，把隧道底部看做絕緣體，其原理類似于同軸電纜。隧道實際高=312cm，=400cm，=800cm。其中隧道寬與實際比例為80:1，高與實際比例為34:1。 空隧道模型 ，為隧道中電場與電位分布圖，假設隧道壁電位為0V，隧道底部電位為100V，起原理相當于同軸電纜。其中顏色深淺表示電場強度大小，顏色越深電場強度越大，隧道中半橢圓形線表示等位線，且等位線從下往上電位越來越小。電位與場強分布滿足。 單拱空隧道場強及電位分布 ,由隧道和人兩部分組成，則身高與實際尺寸比例為25:1，在研究過程中，將礦工人員視為一個等位體。本文的探討基于這個模型的人位置變化對人與隧道耦合電容值的影響。 有人隧道模型 ，有兩名人員在隧道中電位及場強分布。隧道底部附近電位最低場強最大，其中顏色表示場強大小，等位線高度越高電位越小。 隧道—人場強分布圖 耦合電容的計算—耦合電容變化 考慮實際情況，每個人身高有所不同，改變?nèi)说母叨扰c長度，觀察人體之間耦合電容的變化。，取人身高150cm180cm，求出對應的耦模電容和自電容，再根據(jù)公式44求出耦合電容。 耦合電容隨高度變化表 高度（h） 150 155 160 165 170 175 180 自電容(右)（pf） 耦模電容（pf） 耦合電容（pf） 人體間耦合電容隨人身高與隧道高度比的變化曲線 ，在拱形隧道中，人的高度越高，耦合電容變化越大，而在155cm165cm之間，耦合電容較為穩(wěn)定?！詈想娙葑兓? 耦合電容隨距離變化表人與左邊隧道的距離(h) 人與隧道的耦合電容(pf) 人與隧道間的耦合電容 ，繪制出在單拱隧道中人與隧道間的耦合電容隨寬度比的變化曲線圖。因此，人應盡量在隧道中間時，人與隧道間耦合電容會比較穩(wěn)定?！詈想娙葑兓? 耦合電容隨位置變化表自電容 耦模電容 耦合電容 兩人當一個整體時耦合電容隨位置的變化 ，繪制出當單拱隧道中有兩個人時，兩人之間的耦合電容隨兩人位置同時移動的變化曲線，可得人員位置移動，人員間的耦合電容變化不大，人體間的耦合電容和位置沒有多大的關系，保證了隧道中人體電容的存在意義。5結論 (1)常數(shù)邊界元法是以計算機數(shù)值模擬最早采用的方法之一，它至今還被許多人廣泛運用。該方法是將求解域劃分為常數(shù)邊界元法網(wǎng)格，然后用有限個網(wǎng)格節(jié)點代替連續(xù)的求解域。常數(shù)邊界元法是以Taylor級數(shù)展開法并控制方程中的導數(shù)在用網(wǎng)格節(jié)點上函數(shù)的差商來代替進行離散的方法，在建立網(wǎng)格節(jié)點上值的未知數(shù)代數(shù)方程組。此方法是以一種直接將微分問題轉換為代數(shù)問題近似數(shù)值的解法，數(shù)學概念更直觀，表達更簡單，是一種發(fā)展早且比較方便以及精確的數(shù)值方法。 　 (2)通過對隧道中人員位置的耦合電容分析，可知，人體電容隨人身高增加而增加，礦井隧道中耦合電容的分布與人員位置有關。 致謝 本論文的寫作從開題、需求調(diào)研、搜集資料、分析設計到最后成文，歷時數(shù)月。其間，得到了老師和同學及朋友的各種幫助。在此，我衷心地感謝他們。感謝導師帥春江一直以來的精心指導,從立題到完成學位論文,每一步都凝聚著他的心血，老師以其嚴謹求實的治學態(tài)度、高度的敬業(yè)精神、孜孜以求的工作作風和大膽創(chuàng)新的進取精神對我產(chǎn)生了重要影響。他淵博的知識、開闊的視野和敏銳的思維給了我深深的啟迪，將我?guī)胍粋€嶄新的領域,導師對學術的嚴謹態(tài)度和執(zhí)著追求的精神,將永遠激勵我努力奮斗。導師寬以待人和豁達的生活作風,將使我終生受益。深深地感謝帥老師為我創(chuàng)造的一切學習的條件。感謝物電學院領導的支持和鼓勵,感謝電子信息工程實驗室提供的條件,感謝電子信息工程系的同學的關心和支持。參考文獻[1][M].西安:西安電子科技大學出版社,2004.[2][M].西安:西安電子科技大學出版社,1998.[3]胡來平,[J].現(xiàn)代電子技術,2003,(10):7578.[4] 金建銘,電磁有限元法[M],王建國，：西安電子科技大學出版,2001.[5][J].火控雷達技術,2004(03) .[6] 孫繼平,[J].電波科學學報,(4):408412.[7]張長森,[J].遼寧工程技術大學學報,2005. 24（3）：384386.[8]文一,計算電磁學的進展與展望[J].電子學報，1995,23(10):6291.[9][M].西安:西安電子科技大學出版社,2001.[10]陳孟堯,許福永,[M].北京:高等教育出版社,1989.[11]王秉中,計算電磁學[M].北京：北京大學出版社,2005.[12]鄭勤紅,曾華,解?，?等脊波導族的多極理論分析[J].微波學報,2001(09).[13]李錦屏,高繼森,[M].蘭州:蘭州大學出版社,2007. [14]倪光正,楊仕友,錢秀英,邱捷,[M].北京:機械工業(yè)出版社,2004.[15]張長森，［J］.煤炭科學技術,2004,32(12):5861.[16] 王增和,王培張，盧春蘭，電磁場與電磁波[M].北京：電子工業(yè)出版社,2001.[17] 王長清,現(xiàn)代計算電磁學基礎[M].北京：北京大學出版社,2005.[18] [M].北京：電子工業(yè)出版社,1989.[19][J].電波科學海報,2002. 17(2):114118.[20][M]. 1976.[21]Lu M,Leonard P of Ridge Position on the Cutoff Wavelength of the Dominant Mode in Single RidgeWaveguides [J].Mic and Optical Tech Letter, 2002.[22]鄭國莘,張文海，張躍平，[J].鐵道工程學報,1991. (1):9297.[23][J].煤礦設計,1999. (4):2022.[24] Chunjiang SHUAI, Shielding Effectivess of Rural Concealed Communication Cable of Asymmetric/Symmetric Slots with Different Shapes[J]. Agricultural Science amp。 Technology,(8).[25][M][26]孫立新,[M].北京：人民郵電出版社,1996.附錄A 外文文獻The FDTD Method in Electromagnetic Field1 IntroductionFDTD was first introduced as numerical method for solving Maxwell’s equations by Yee in 1966[1]，and pioneering work on the application of this technique in the microwave domain has been done by Taflove[2].Because of its simplicity，robustness and versatility , FDTD has been applied in the optical range of frequencies, as suitable problems to be analyzed with the method have emerged .Planar optical waveguide and graded index optical waveguide are particular1y good candidates for modeling with FDTD. Their structure is simple enough for the model to be used effectively, and due to the planarity，only a twodimensional analysis is req