经过近半个世纪的发展,混响室已经成为一种被广泛接受的电磁兼容测试设备。随着近年来计算机技术的飞跃,特别是GPU异构加速计算的进步,使得计算电磁学得到了快速地发展,人们可以借助数值仿真方法处理一些复杂的电磁问题,混响室内的电磁环境分析便是突出的例证,从而极大地推进了对混响室内电磁环境的深入了解及对由该环境所产生效应的研究,并将混响室的应用拓展到了更为广泛的领域。本文针对混响室内电磁环境的数值仿真的若干相关问题展开了研究：在D. A. Hill提出的平面波积分理论的基础上,本文建立了一套GPU加速的对混响室内电磁环境进行FDTD仿真的方法,参照混响室理论和通行的工程标准对具体的仿真结果进行了详细的统计学检验和参数讨论,在评估其合理性后将这一数值方法拓展到了混响室内的生物电磁剂量学领域。本文研究内容的关键点体现在三个方面：1)混响室内电磁环境的重建理论及数值验证；2)基于GPU的混响室内电磁环境的高效数值算法实现；3)混响室内电磁环境中的生物电磁剂量学。本文在这三个方面的主要工作和创新点为：在混响室内电磁环境的重建理论与数值验证方面：]：对使用多重平面波叠加的混响室内电磁环境FDTD仿真重建算法进行了改进和数值验证。推导并证明了入射方向参数((?),Φ)作为随机变量应满足概率分布；给出了((?),Φ)样本的生成方法；并对生成的样本进行了χ2检验,结果表明生成的样本符合理论分布。这三个步骤完善了算法中对入射方向选取的理论依据。这一工作是本文独立原创提出与完成的。2：对数值重建的混响室内电磁环境,分别从仿真结果的相关性、场值分布律的假设检验、场值均值的假设检验和场值均匀性标准差验证4个方面进行了统计学检验和参数讨论,从而验证了混响室电磁环境数值重建的有效性。其中相关性检验是本文首次提出的,弥补了现有文献中直接使用多次数值仿真而不与实际测量中相关概念进行验证的缺憾。在基于GPU的混响室内电磁环境的高效数值算法实现方面：实现了基于CUDA的混响室内电磁环境FDTD仿真重建算法。分别对影响计算效率的CPML吸收边界条件与TF/SF多重平面波加载部分,针对主流GPU硬件特点进行了优化改进。1：分别从GPU指令计算复杂度与访存效率方面入手,通过重新安排递归卷积计算流程与合并CPML区域内的计算步骤,消除了CPML计算中一半以上的算术指令,并将访存需求降低到了CPML理论的最小值。本文优化的GPU CPML算法在数值实验中比现有文献的GPU CPML算法减少了70%的计算用时,并且不损失计算精度。2：对于多重平面波加载算法中影响效率的TF/SF连接边界,通过将多个入射波的计算任务进行重排,将TF/SF边界上同一点的计算任务合并到同一GPU线程的工作中。这样分别从GPU多线程计算任务安排和数据结构方面进行了优化,高效地利用了存取速度最快的寄存器资源,将任意有限多个平面波入射时的存储和访存需求降低到与单一平面波入射时基本相同的水平,这是TF/SF方法下的最小值。同时在数值仿真计算中减少了64%的执行时间。本文在实现基于CUDA的混响室内电磁环境FDTD仿真重建算法中所进行的各种针对性优化是本文独立的原创工作。在混响室内电磁环境下生物电磁剂量学应用方面：1：对混响室电磁环境下的坡印廷矢量进行理论推导和数值仿真,结果的统计学处理表明混响室内电磁场的坡印廷矢量是与空间位置无关的零均值随机变量,因而不再适于作为生物电磁剂量学量。仿真结果还表明S与<SAR>具有单一对应的量值关系,因而可以作为混响室电磁环境下的生物电磁剂量学量,并有相应的导出限值标准和基本限值标准。本文独立原创地提出并数值验证了这一观点。2：本文通过数值计算揭示了生物模型的结构特征与媒质的电磁参数特征可以通过<SAR>的结果辨识。同时提出可以使用混响室电磁环境作为测试手段,以<SAR>结果对生物模型的电磁功率吸收特性进行评估。这一观点是本文独创提出的,并得到了较好的验证结果。