在正交网格体系中建立物理模型共形描述的基础上，针对采用扩展元胞技术的共形时域有限差分(ECTCFDTD)方法模拟计算波导器件遇到的开放端口截断问题，给出了积分形式的共形卷积完全匹配层方法，算法具有与ECTCFDTD相同的数值稳定性。设置不同的完全匹配层的控制参数，对波导中有消逝波存在的情况进行长时间模拟计算，分析共形卷积完全匹配层对消逝波的长效截断能力，分析卷积完全匹配层的截断误差。计算结果显示:积分形式的共形卷积完全匹配层可有效截断波导器件的开放端口。

考虑到辐射波电磁脉冲模拟器笼形天线尺寸过大、在单个微机上计算其辐射特性的时间过长及内存受限制，使用基于消息传递接口(MPI)平台的用于同轴线馈电的时域有限差分并行算法，并结合天线理论模拟分析了同轴线馈电的辐射波电磁脉冲模拟器双锥笼形天线在双指数脉冲电压激励下的脉冲辐射特性。并行时域有限差分计算时，整个时域有限差分计算区域的网格总数约为20亿。由计算结果分析可知：当锥半径大于3.5 m后，笼形天线的半径大小对电场的上升沿和峰值的影响不大；对地面上方0.5 m处的几个测试时，其上升沿、半高宽及脉冲峰值受地面反射及地面损耗的影响比较大，而对于地面上方6 m处的几个测试点，除半高宽外，几个测试点的辐射场脉冲峰值及上升沿受地面影响较小；离地面越近的点，峰值减小得越快。

介绍了自行研制的3维并行全电磁粒子模拟软件UNIPIC-3D。在该软件中，电磁场量用二阶精度的时域有限差分方法迭代，粒子用相对论牛顿-洛仑兹力方程推进。该软件拥有复杂器件的几何建模和网格自动剖分的功能，具有模拟相对论返波管、虚阴极振荡器、磁绝缘线振荡器等高功率微波器件的能力。且该软件具有强大的后处理功能，可以显示电场、磁场、电流、电压、功率、频谱、粒子相空间等。在高性能并行计算机上对软件的并行效率进行了测试。通过与2.5维UNIPIC软件的结果进行比较，验证了UNIPIC-3D软件的正确性。