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余树江

余树江[1](英語:Kane Shee-Gong Yee,1934年3月26日),美籍华裔电气工程师、应用数学家、电磁学家。他的研究领域涉及电磁学流体力学连续介质力学[2],以及偏微分方程数值分析[3]余树江最知名的工作是1966年提出求解麦克斯韦方程组的一种算法时域有限差分法(FDTD)。[4]时域有限差分法使物理学家与工程师能直接用计算机模拟电磁波在空间中的传播与演化[4],在计算电磁学英语Computational electromagnetics光学微波无线电英语microwave engineering电子设计自动化中有着重要应用。时域有限差分法的基本运算单元“余氏网格”(英語:Yee's cell)就是以他的姓氏命名的。

余树江[1]
Kane S. Yee
出生 (1934-03-26) 1934年3月26日88歲)
 中華民國广东省廣州市
公民权 美國
母校加州大学伯克利分校
知名于时域有限差分
科学生涯
研究领域
机构
论文
  • Analysis of a cylindrical cavity resonator with finite wall thickness(1958)
  • Boundary-value problems for Maxwell's equations(1963)
博士導師伯纳德·弗里德曼
(Bernard Friedman)

生平

余树江于1934年3月26日在中国广东省广州市出生。1957年,获得美国加州大学伯克利分校电气工程学士学位[5],1958年获得硕士学位。[3]随后,在同校的伯纳德·弗里德曼(Bernard Friedman)教授的指导下进修数学,1963年获得应用数学博士学位,博士论文的课题是《麦克斯韦方程组边值问题》。[6]1959年至1961年,受聘于洛克希德导弹与航天公司(Lockheed Missiles and Space Company),研究电磁波衍射的问题。[3]

在自学Fortran编程时,作为练习,余树江开始尝试用计算机模拟麦克斯韦方程组。[4]1966年,余树江在《IEEE天线与传播期刊英语IEEE Transactions on Antennas and Propagation》上发表论文,提出一种在交错式网格上应用有限差分法以求解麦克斯韦方程组的算法。[7]这使物理学家与工程师能直接用计算机模拟电磁波在空间中的传播与演化,是计算电磁学英语Computational electromagnetics发展的里程碑。然而由于多种原因,当时这篇论文在学术界几乎无人关注,直到90年代随计算机的发展才开始广泛应用。[4]1980年,本算法被命名为时域有限差分法。[8]为了纪念余树江的贡献,本算法有时也称为“余氏算法”(Yee's method),其基本运算单元“余氏网格”(Yee's cell)也是以他的姓氏命名的。[9][10]

1966至1984年间,余树江在佛罗里达大学电气工程系与数学系担任教授,随后又在堪萨斯州立大学担任教授。1966年,担任劳伦斯利弗莫尔国家实验室顾问,并在1984至1987年间从事微波脆弱性(microwave vulnerability)的研究。1987年,担任洛克希德公司帕洛阿尔托研究实验室的研究员,研究计算电磁学问题。1996年退休。[2]

时域有限差分法

 
时域有限差分法中的基本运算单元“余氏网格”是以余树江的姓氏命名的

1966年,余树江在《IEEE天线与传播期刊英语IEEE Transactions on Antennas and Propagation》上发表论文,提出一种在交错式网格上应用有限差分法以求解麦克斯韦方程组的算法。[7]这使物理学家与工程师能直接用计算机模拟电磁波在空间中的传播与演化,是计算电磁学英语Computational electromagnetics发展的里程碑。然而由于多种原因,当时这篇论文在学术界几乎无人关注——电磁学界当时普遍使用频域法而非时域法;创建入射电磁波的初始条件算法缺乏效率;吸收边界条件在当时尚未提出,无法计算开放边界的辐射问题(如天线);缺乏实验验证;计算机也不甚发达。直到90年代随计算机的发展,时域有限差分法才开始广泛应用。[4]

1969年,学者Dong-Hoa Lam改正了原论文中不正确的数值稳定性条件。[11]1975年,艾伦·泰福勒(Allen Taflove)与莫里斯·E·布罗德温(Morris E. Brodwin)也改正了本错误,并进一步推广了余树江的成果。[12]1980年,本算法被命名为时域有限差分法。[8]为了纪念余树江的贡献,本算法有时也称为“余氏算法”(Yee's method),其基本运算单元“余氏网格”(Yee's cell)也是以他的姓氏命名的。[9][10]

部分著作

  • Yee, Kane S. Numerical Solution of Initial Boundary Value Problems Involving Maxwell’s Equations in Isotropic Media [麦克斯韦方程组在等向媒介中的初值与边值问题] (PDF). IEEE Transactions on Antennas and Propagation. May 1966, 14 (3): 302–307. doi:10.1109/TAP.1966.1138693. 
  • Taflove, A.; Umashankar, K.R.; Beker, B.; Harfoush, F.; Yee, K.S. Detailed FD-TD analysis of electromagnetic fields penetrating narrow slots and lapped joints in thick conducting screens [应用时域有限差分法对电磁场穿透厚导电屏蔽层上狭窄缝隙与搭接接头的详尽分析]. IEEE Transactions on Antennas and Propagation. February 1988, 36 (2): 247–257. doi:10.1109/8.1102. 
  • Yee, K.S.; Ingham, D.; Shlager, K. Time-domain extrapolation to the far field based on FDTD calculations [基于时域有限差分法的时域远场外推]. IEEE Transactions on Antennas and Propagation. March 1991, 39 (3): 410–413. doi:10.1109/8.76342. 
  • Zivanovic, S.S.; Yee, K.S.; Mei, K.K. A subgridding method for the time-domain finite-difference method to solve Maxwell's equations [时域有限差分法求解麦克斯韦方程组的一种子网格法]. IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. March 1991, 39 (3): 471–479. doi:10.1109/22.75289. 
  • Yee, K.S.; Chen, J.S.; Chang, A.H. Conformal finite difference time domain (FDTD) with overlapping grids [具有重叠网格的共形时域有限差分]. IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium 1992 Digest. June 1992. doi:10.1109/APS.1992.221489. 
  • Yee, Kane S.; Chen, Jei S. The finite-difference time-domain (FDTD) and the finite-volume time-domain (FVTD) methods in solving Maxwell's equations [时域有限差分法(FDTD)与时域有限体积法(FVTD)对麦克斯韦方程组的求解]. IEEE Transactions on Antennas and Propagation. March 1997, 45 (3): 354–363. doi:10.1109/8.558651. 

参见

参考资料

  1. ^ 1.0 1.1 Pu Zhang. What's Kane S. Yee who invented FDTD in Chinese?. Stack Exchange. 2022-09-20 [2023-05-05]. (原始内容于2023-03-10). I've got the answer to my own question through private communication. The Chinese name of the inventor of computational electrodynamics technique, or finite-difference time domain method, is 余树江. 
  2. ^ 2.0 2.1 Yee, Kane S.; Chen, Jei S. The finite-difference time-domain (FDTD) and the finite-volume time-domain (FVTD) methods in solving Maxwell's equations. IEEE Transactions on Antennas and Propagation. March 1997, 45 (3): 354–363. doi:10.1109/8.558651. 
  3. ^ 3.0 3.1 3.2 Yee, Kane S. A Closed-Form Expression for the Energy Dissipation in a Low-Loss Transmission Line. IEEE Transactions on Nuclear Science. February 1974, 21 (1): 1006–1008. doi:10.1109/TNS.1974.4327594. 
  4. ^ 4.0 4.1 4.2 4.3 4.4 Pile, David. Numerical solution: Interview with Allen Taflove. Nature Photonics. 23 December 2014, 9: 5–6. doi:10.1038/nphoton.2014.305. 
  5. ^ Yee, Kane Shee-Gong. Analysis of a cylindrical cavity resonator with finite wall thickness (学位论文). University of California, Berkeley. 1958. 
  6. ^ Yee, Kane. Boundary-value problems for Maxwell's equations (PDF) (学位论文). University of California, Berkeley. March 1963. 
  7. ^ 7.0 7.1 Yee, Kane S. Numerical Solution of Initial Boundary Value Problems Involving Maxwell’s Equations in Isotropic Media (PDF). IEEE Transactions on Antennas and Propagation. May 1966, 14 (3): 302–307 [2023-02-27]. doi:10.1109/TAP.1966.1138693. (原始内容 (PDF)于2019-07-12). 
  8. ^ 8.0 8.1 Taflove, A. Application of the finite-difference time-domain method to sinusoidal steady state electromagnetic penetration problems (PDF). IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility. 1980, 22 (3): 191–202 [2023-02-27]. Bibcode:1980ITElC..22..191T. doi:10.1109/TEMC.1980.303879. (原始内容 (PDF)于2021-01-18). 
  9. ^ 9.0 9.1 Taflove, Allen; Hagness, Susan. Computational Electrodynamics: The Finite-Difference Time-Domain Method 2. Norwood, MA: Artech House. 2000: 75-79. ISBN 1580530761. 
  10. ^ 10.0 10.1 Inan, Umran; Marshall, Robert A. Numerical Electromagnetics: The FDTD Method 2. New York, NY: Cambridge University Press. 2011: 72-74. ISBN 1139497987. 
  11. ^ Lam, Dong-Hoa. Finite Difference Methods for Electromagnetic Scattering Problems. Mississippi State University, Interaction Notes. 1969, 44. 
  12. ^ Taflove, A.; Brodwin, M. E. Numerical solution of steady-state electromagnetic scattering problems using the time-dependent Maxwell's equations (PDF). IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 1975, 23 (8): 623–630 [2023-02-27]. Bibcode:1975ITMTT..23..623T. doi:10.1109/TMTT.1975.1128640. (原始内容 (PDF)于2021-01-26). 

余树江, 英語, kane, shee, gong, 1934年3月26日, 美籍华裔电气工程师, 应用数学家, 电磁学家, 他的研究领域涉及电磁学, 流体力学, 连续介质力学, 以及偏微分方程的数值分析, 最知名的工作是1966年提出求解麦克斯韦方程组的一种算法, 时域有限差分法, fdtd, 时域有限差分法使物理学家与工程师能直接用计算机模拟电磁波在空间中的传播与演化, 在计算电磁学, 英语, computational, electromagnetics, 光学, 微波无线电, 英语, microwave, . 余树江 1 英語 Kane Shee Gong Yee 1934年3月26日 美籍华裔电气工程师 应用数学家 电磁学家 他的研究领域涉及电磁学 流体力学 连续介质力学 2 以及偏微分方程的数值分析 3 余树江最知名的工作是1966年提出求解麦克斯韦方程组的一种算法 时域有限差分法 FDTD 4 时域有限差分法使物理学家与工程师能直接用计算机模拟电磁波在空间中的传播与演化 4 在计算电磁学 英语 Computational electromagnetics 光学 微波无线电 英语 microwave engineering 电子设计自动化中有着重要应用 时域有限差分法的基本运算单元 余氏网格 英語 Yee s cell 就是以他的姓氏命名的 余树江 1 Kane S Yee出生 1934 03 26 1934年3月26日 88歲 中華民國广东省廣州市公民权 美國母校加州大学伯克利分校知名于时域有限差分法科学生涯研究领域电气工程 应用数学 计算电磁学 英语 Computational electromagnetics 机构洛克希德导弹与航天公司 劳伦斯利弗莫尔国家实验室 佛罗里达大学 堪萨斯州立大学论文Analysis of a cylindrical cavity resonator with finite wall thickness 1958 Boundary value problems for Maxwell s equations 1963 博士導師伯纳德 弗里德曼 Bernard Friedman 目录 1 生平 2 时域有限差分法 3 部分著作 4 参见 5 参考资料生平 编辑余树江于1934年3月26日在中国广东省广州市出生 1957年 获得美国加州大学伯克利分校电气工程学士学位 5 1958年获得硕士学位 3 随后 在同校的伯纳德 弗里德曼 Bernard Friedman 教授的指导下进修数学 1963年获得应用数学博士学位 博士论文的课题是 麦克斯韦方程组的边值问题 6 1959年至1961年 受聘于洛克希德导弹与航天公司 Lockheed Missiles and Space Company 研究电磁波衍射的问题 3 在自学Fortran编程时 作为练习 余树江开始尝试用计算机模拟麦克斯韦方程组 4 1966年 余树江在 IEEE天线与传播期刊 英语 IEEE Transactions on Antennas and Propagation 上发表论文 提出一种在交错式网格上应用有限差分法以求解麦克斯韦方程组的算法 7 这使物理学家与工程师能直接用计算机模拟电磁波在空间中的传播与演化 是计算电磁学 英语 Computational electromagnetics 发展的里程碑 然而由于多种原因 当时这篇论文在学术界几乎无人关注 直到90年代随计算机的发展才开始广泛应用 4 1980年 本算法被命名为时域有限差分法 8 为了纪念余树江的贡献 本算法有时也称为 余氏算法 Yee s method 其基本运算单元 余氏网格 Yee s cell 也是以他的姓氏命名的 9 10 1966至1984年间 余树江在佛罗里达大学电气工程系与数学系担任教授 随后又在堪萨斯州立大学担任教授 1966年 担任劳伦斯利弗莫尔国家实验室顾问 并在1984至1987年间从事微波脆弱性 microwave vulnerability 的研究 1987年 担任洛克希德公司帕洛阿尔托研究实验室的研究员 研究计算电磁学问题 1996年退休 2 时域有限差分法 编辑主条目 时域有限差分 时域有限差分法中的基本运算单元 余氏网格 是以余树江的姓氏命名的 1966年 余树江在 IEEE天线与传播期刊 英语 IEEE Transactions on Antennas and Propagation 上发表论文 提出一种在交错式网格上应用有限差分法以求解麦克斯韦方程组的算法 7 这使物理学家与工程师能直接用计算机模拟电磁波在空间中的传播与演化 是计算电磁学 英语 Computational electromagnetics 发展的里程碑 然而由于多种原因 当时这篇论文在学术界几乎无人关注 电磁学界当时普遍使用频域法而非时域法 创建入射电磁波的初始条件算法缺乏效率 吸收边界条件在当时尚未提出 无法计算开放边界的辐射问题 如天线 缺乏实验验证 计算机也不甚发达 直到90年代随计算机的发展 时域有限差分法才开始广泛应用 4 1969年 学者Dong Hoa Lam改正了原论文中不正确的数值稳定性条件 11 1975年 艾伦 泰福勒 Allen Taflove 与莫里斯 E 布罗德温 Morris E Brodwin 也改正了本错误 并进一步推广了余树江的成果 12 1980年 本算法被命名为时域有限差分法 8 为了纪念余树江的贡献 本算法有时也称为 余氏算法 Yee s method 其基本运算单元 余氏网格 Yee s cell 也是以他的姓氏命名的 9 10 部分著作 编辑Yee Kane S Numerical Solution of Initial Boundary Value Problems Involving Maxwell s Equations in Isotropic Media 麦克斯韦方程组在等向媒介中的初值与边值问题 PDF IEEE Transactions on Antennas and Propagation May 1966 14 3 302 307 doi 10 1109 TAP 1966 1138693 Taflove A Umashankar K R Beker B Harfoush F Yee K S Detailed FD TD analysis of electromagnetic fields penetrating narrow slots and lapped joints in thick conducting screens 应用时域有限差分法对电磁场穿透厚导电屏蔽层上狭窄缝隙与搭接接头的详尽分析 IEEE Transactions on Antennas and Propagation February 1988 36 2 247 257 doi 10 1109 8 1102 Yee K S Ingham D Shlager K Time domain extrapolation to the far field based on FDTD calculations 基于时域有限差分法的时域远场外推 IEEE Transactions on Antennas and Propagation March 1991 39 3 410 413 doi 10 1109 8 76342 Zivanovic S S Yee K S Mei K K A subgridding method for the time domain finite difference method to solve Maxwell s equations 时域有限差分法求解麦克斯韦方程组的一种子网格法 IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques March 1991 39 3 471 479 doi 10 1109 22 75289 Yee K S Chen J S Chang A H Conformal finite difference time domain FDTD with overlapping grids 具有重叠网格的共形时域有限差分 IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium 1992 Digest June 1992 doi 10 1109 APS 1992 221489 Yee Kane S Chen Jei S The finite difference time domain FDTD and the finite volume time domain FVTD methods in solving Maxwell s equations 时域有限差分法 FDTD 与时域有限体积法 FVTD 对麦克斯韦方程组的求解 IEEE Transactions on Antennas and Propagation March 1997 45 3 354 363 doi 10 1109 8 558651 参见 编辑时域有限差分 计算电磁学 英语 Computational electromagnetics 参考资料 编辑 1 0 1 1 Pu Zhang What s Kane S Yee who invented FDTD in Chinese Stack Exchange 2022 09 20 2023 05 05 原始内容存档于2023 03 10 I ve got the answer to my own question through private communication The Chinese name of the inventor of computational electrodynamics technique or finite difference time domain method is 余树江 请检查 access date 中的日期值 帮助 2 0 2 1 Yee Kane S Chen Jei S The finite difference time domain FDTD and the finite volume time domain FVTD methods in solving Maxwell s equations IEEE Transactions on Antennas and Propagation March 1997 45 3 354 363 doi 10 1109 8 558651 3 0 3 1 3 2 Yee Kane S A Closed Form Expression for the Energy Dissipation in a Low Loss Transmission Line IEEE Transactions on Nuclear Science February 1974 21 1 1006 1008 doi 10 1109 TNS 1974 4327594 4 0 4 1 4 2 4 3 4 4 Pile David Numerical solution Interview with Allen Taflove Nature Photonics 23 December 2014 9 5 6 doi 10 1038 nphoton 2014 305 Yee Kane Shee Gong Analysis of a cylindrical cavity resonator with finite wall thickness 学位论文 University of California Berkeley 1958 Yee Kane Boundary value problems for Maxwell s equations PDF 学位论文 University of California Berkeley March 1963 7 0 7 1 Yee Kane S Numerical Solution of Initial Boundary Value Problems Involving Maxwell s Equations in Isotropic Media PDF IEEE Transactions on Antennas and Propagation May 1966 14 3 302 307 2023 02 27 doi 10 1109 TAP 1966 1138693 原始内容存档 PDF 于2019 07 12 8 0 8 1 Taflove A Application of the finite difference time domain method to sinusoidal steady state electromagnetic penetration problems PDF IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility 1980 22 3 191 202 2023 02 27 Bibcode 1980ITElC 22 191T doi 10 1109 TEMC 1980 303879 原始内容存档 PDF 于2021 01 18 9 0 9 1 Taflove Allen Hagness Susan Computational Electrodynamics The Finite Difference Time Domain Method 2 Norwood MA Artech House 2000 75 79 ISBN 1580530761 10 0 10 1 Inan Umran Marshall Robert A Numerical Electromagnetics The FDTD Method 2 New York NY Cambridge University Press 2011 72 74 ISBN 1139497987 Lam Dong Hoa Finite Difference 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