复合材料已广泛应用于现代航空航天、汽车和电子等行业。当复合材料用于腔体外层时, 其仅几毫米的厚度为基于时域有限差分 (FDTD)法的电磁屏蔽效能评估带来挑战。本文采用亚网格边界条件 (SGBC)技术, 结合 FDTD方法实现了对含复合材料薄层封闭腔的电磁屏蔽效能快速评估。计算了 3种不同含复合材料薄层封闭腔在 0.1.1 GHz内的电磁屏蔽效能, 并与基于全波分析方法软件的仿真结果进行对比, 二者计算结果吻合良好, 证明了采用该方法在复合材料封闭腔 SE分析方面的有效性。

围绕强电磁脉冲的细缝“后门”耦合问题, 介绍了基于CP-FDTD的细缝屏蔽效能分析高效数值模拟方法。在证明CP-FDTD准确性的基础上, 从入射电磁场极化方向、入射角度和计算效率三个方面进行了详细分析, 验证了CP-FDTD在处理工程复杂细缝电磁脉冲耦合时的适用性。通过将CP-FDTD算法集成于自主研发软件JEMS-FDTD, 形成可以高效分析工程复杂细缝屏蔽效能的数值模拟方法, 并应用于工程部件细缝结构的屏蔽效能分析。

时域有限差分(FDTD)中采用环路法(CP)进行复杂金属细缝结构建模，可突破细缝结构对空间步长的约束而大大减少计算资源的消耗。提出CP-FDTD在大规模并行化平台的建模方法，通过对工程金属细缝结构自动建模以及对CP算法的自动适配，实现CP-FDTD的并行化处理。利用所开发的并行CP-FDTD算法分析了开不同工程细缝金属腔在0.05~3.00 GHz内的电磁屏蔽效能，结果表明所开发的具有金属细缝建模功能的并行化CP-FDTD自动适配处理技术，与加密网格的传统FDTD(fine-FDTD)计算结果吻合良好，且计算效率显著提升。

将一等效薄片模型嵌入到时域有限差分算法（FDTD）中, 以快速而有效地解决复合材料薄片在电磁计算中的多尺度问题。在该嵌入式薄片模型中, 薄片不需要被剖分网格, 而是被嵌入到相邻的网格间, 从而可以使用相对较大的网格剖分周围物体, 进而可节省大量的计算资源。在这一模型中, 薄片被等效为一段传输线, 并用其频域的导纳矩阵代替。使用数字滤波器理论以及逆Z变换可将频域的导纳矩阵转换到时域, 并将其嵌入到时域有限差分算法中。该嵌入式薄片模型被用来计算一单层碳纤维复合材料薄片的反射以及透射性能, 并与其解析解进行对比, 从而验证该模型的准确性、收敛性以及高效性。该模型被用来计算三种具有不同电参数的单层碳纤维复合材料薄片的屏蔽性能, 以研究各电参数对其屏蔽性能的影响。