数值计算方法,是一种研究并解决数学问题的数值近似解方法,是在计算机上使用的解数学问题的方法,简称计算方法。现阶段数值计算已经应用于科研和工业的各个领域。本文中利用计算电磁学中的时域有限差分法设计新型的左手材料单元结构。左手材料的电磁性质表现出负介电常数和负磁导率。因其拥有其他的一些独特的电磁特性,已经成为了材料科学、电磁、生物医学等多个领域的研究热点。本文对左手材料在前人的经验基础上进一步研究,借助时域有限差分方法,提出了一种性能优良的左手材料单元结构,并加以仿真。该结构单面刻蚀,尺寸理想,性能优良,并成功地将该设计应用于天线领域中。同时将有限元仿真分析方法应用于生物医学工程领域,分别建立了牙齿和牙髓腔的三维有限元模型,为口腔临床医学提供了可靠的可视化数据。本文的主要工作有：1)详细介绍了数值计算的基本概念和原理。简要介绍了几种常用的数值计算方法。2)研究探讨了左手材料的相关特性及奇异性质,总结了最近几年左手材料研究领域的相关研究成果和进展情况。3)借助时域有限差分电磁分析软件,设计并提出出了一种新型左手特性单元结构。由该结构组成的材料在X频段展现出左手特性。该结构单面刻蚀,由对称半圆环和短金属杆构成。研究中对负介电常数和负磁导率进行了定性理论分析。借助计算电磁学分析仿真工具,验证了该结构具有负相速度特性。4)通过数值计算仿真与优化,将左手材料应用于天线阵列中。新型左手材料结构结合2.6GHz振子天线阵列改善天线辐射特性,降低天线阵元之间的电磁耦合作用,并进行了仿真验证。5)将有限元分析方法应用于生物医学工程领域,通过有限元法仿真分析实现了牙齿的建模。通过Ansys软件对模型进行导出并处理,采用Mimics软件对模型进行横截面、纵面等的切图分析,通过术前和术后牙齿髓腔有限元模型的对比图,确定病灶牙齿修复前的清理效果和牙骨质损耗。通过对牙齿结构的建模,为牙科在手机车针处理时掌握牙齿结构内部受力情况提供技术支持。