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复域上波动方程近似均匀网格面积和行距的有限差分。 (英语) Zbl 1407.65244号

小结:分析了一种求解波动方程的有限差分时变数值方法,该方法得到了最近推出的新型椭圆网格的支持。该方法成功地应用于边界形状复杂的软障碍物和硬障碍物的单个和多个二维声散射问题。新网格具有几乎均匀的单元面积(J网格)和几乎均匀的网格线间距(α网格)。数值实验揭示了这两种网格特性对散射场收敛到谐波稳态的积极影响。由于单元面积和网格线间距接近均匀,稳定性条件对时间步长的限制被放宽。因此,对于相对精细的空间网格,可以使用较大的时间步长,从而以较低的计算成本获得更高的精度。此外,还获得了复杂形状环形区域内波动问题的数值解。与其他经典的时间相关有限差分方法相比,新网格的使用导致了后期稳定性。

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65号06 含偏微分方程边值问题的有限差分方法
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参考文献:

[1] 格罗特,M。;Kirsch,C.,含时多重散射的非反射边界条件,J.Compute。物理。,221,41-62(2007年)·Zbl 1111.65071号
[2] Villamizar,V。;Acosta,S.,《使用线控制生成平滑网格以从多个障碍物散射》,数学。计算。模拟。,79, 2506-2520 (2009) ·Zbl 1400.65062号
[4] 海德,E.M。;Bruno,O.P.,《三维可穿透物体散射的快速高阶解算器》,J.Compute Phys。,202, 236-261 (2005) ·兹比尔1063.65132
[5] Yee,K.S.,各向同性介质中麦克斯韦方程初边值问题的数值解,IEEE Trans。《天线与传播》,14302-307(1966)·Zbl 1155.78304号
[6] 塔夫罗夫,A。;Brodwin,M.E.,使用含时Maxwell方程数值求解稳态电磁散射问题,IEEE Trans。微型。《理论技术》,23,623-630(1975)
[7] Kriegsmann,G.A.,利用极限振幅原理数值求解散射问题,波动,4371-380(1982)·Zbl 0487.65057号
[8] Ling,R.T.,电磁散射问题中波动方程数值解的时间相关方法,Comp。物理学。Comm.,68,213-223(1991)
[9] Cangellaris,A.C。;Wright,D.B.,电磁现象FDTD模拟中导电边界阶梯近似引起的数值误差分析,IEEE Trans。天线与传播,391518-1525(1991)
[10] Holland,R.,《楼梯网格化的陷阱》,IEEE Trans。电子袋。公司。,35, 434-439 (1993)
[11] 阿巴巴内尔,S。;迪特科夫斯基,A。;Yefet,A.,复域波动方程的有界误差,J.Sci。计算。,26, 67-81 (2006) ·Zbl 1092.65069号
[12] Turkel,E。;Yefet,A.,A关于笛卡尔网格中复域高阶差分格式的构造,应用。数字。数学。,33, 113-124 (2000) ·Zbl 0964.65098号
[13] Jurgens,T.G。;塔夫罗夫,A。;Umashankar,K。;Moore,T.G.,曲面的有限差分时域建模,IEEE Trans。天线与传播,41357-366(1992)
[14] 戴伊·S。;Mittra,R.,用于建模三维理想导体对象的局部共形时域有限差分(FDTD)算法,IEEE Microw。Guid公司。Wave Lett.公司。,7, 273-275 (1997)
[15] Hao,Y。;Railton,C.J.,在笛卡尔FDTD网格上分析具有弯曲边界的电磁结构,IEEE Trans。微波理论技术,46,82-88(1998)
[16] Madsen,N.K.,使用非正交非结构网格的Maxwell旋度方程的保散度离散曲面积分方法,J.Compute。物理。,119,34-45(1995年)·Zbl 0822.65107号
[17] Holland,R.,广义非正交坐标系下麦克斯韦方程的有限差分解,IEEE Trans。核科学,NS-30,4589-4591(1983)
[18] Fusco,M。;史密斯,M。;Gordon,L.,曲线坐标下的三维FDTD算法,IEEE Trans。天线与传播,391463-1471(1991)
[19] Lee,J.-F.,非正交网格时域有限差分算法及其在电磁散射问题求解中的应用,Arch。Elektron公司。尤伯特拉格。,46, 328-335 (1992)
[20] Liao,C。;Shao,Y。;Lin,W.,计算复杂目标电磁散射的新方法,微波。选择。Technol公司。莱特。,9, 144-147 (1995)
[21] Liao,C。;Den,Y。;Jen,L.,使用Thompson-FDTD方法求解任意二维物体的电磁散射,微波。选择。Technol公司。莱特。,13, 233-236 (1996)
[22] 汤普森,J.F。;F.C.泰晤士河。;Mastin,C.W.,《包含任意数量二维物体的场的三维曲线坐标系的自动数值生成》,J.Compute。物理。,15, 299-319 (1974) ·Zbl 0283.76011号
[23] Villamizar,V。;O.罗哈斯。;Mabey,J.,带边界奇点的多连通区域上曲线坐标的生成,J.计算。物理。,223, 571-588 (2007) ·Zbl 1115.65124号
[24] 马诺哈,E。;Guenanff,R。;Redonnet,S。;Terracol,M.,复杂几何体的声学散射,(AIAA,第十届AIAA/CEAS气动声学会议(2004),AIAA),1551-1553
[25] Gordon,W。;Hall,C.,《曲线坐标系的构造及其在网格生成中的应用》,国际期刊Numer。方法工程,7461-477(1973)·Zbl 0271.65062号
[26] Ericksson,L.,使用超限插值围绕翼身配置生成边界一致性网格,AIAA J.,20,1313-1320(1982)·兹比尔0496.76009
[27] 克努普,P。;Steinberg,S.,《电网发电基础》(1993),CRC出版社
[29] Kania,Lee,椭圆自适应网格生成和面积均匀分布,国际。J.数字。液体方法,30481-491(1999)·Zbl 0946.76080号
[30] Hansen,G.A。;Doglass,R.W。;Zardecki,A.,《网格增强》(2005),帝国理工学院出版社·Zbl 1079.65119号
[31] Kim,S.,《任意曲面周围椭圆网格生成中的控制函数和网格质量测量》,国际期刊Numer。方法。流体,33,81-88(2000)·Zbl 0953.65087号
[32] 汤普森,J.F.,复合块结构上的通用三维椭圆网格生成系统,计算。方法应用。机械。工程,64,377-411(1987)·Zbl 0689.65070号
[33] 汤普森,J.F。;Soni,B.K。;N.G.Weatherill,《电网生成手册》(1999),CRC出版社·Zbl 0980.65500号
[34] Khamayseh,A。;Kuprat,A.,《表面网格生成系统》(Thompson,J.F.;Soni,B.K.;Weatherill,N.P.,《网格生成手册》(1999),CRC出版社),9.1-9.29·Zbl 0980.65500号
[35] Villamizar,V。;Acosta,S.,几乎均匀单元面积和线间距的椭圆网格,电子。事务处理。数字。分析。,34, 59-75 (2009) ·Zbl 1171.65087号
[36] Sewell,G.,《常微分方程和偏微分方程的数值解》(2005),Wiley·Zbl 1089.65053号
[37] Villamizar,V。;Rojas,O.,应用边界协调曲线坐标的时间相关数值方法研究波与原型天线的相互作用,J.Compute Phys。,177, 1-36 (2002) ·Zbl 1007.78008号
[38] Winslow,A.,非均匀三角形网格中拟线性泊松方程的数值解,J.计算。物理。,2, 149-172 (1967) ·Zbl 0254.65069号
[39] Spekreijse,S.P.,基于拉普拉斯方程和代数变换的椭圆网格生成,J.计算物理。,118, 38-61 (1995) ·Zbl 0823.65120号
[40] Lee,S.H。;Soni,B.K.,使用适当的控制函数增强椭圆网格,应用。数学。计算。,159, 809-821 (2004) ·Zbl 1063.65136号
[41] 谢,Z。;Chan,C.H.(陈光诚)。;Zhang,B.,麦克斯韦方程组的显式四阶正交曲线交错网格FDTD方法,J.Compute。物理。,175739-763(2002年)·Zbl 1009.78008号
[42] 贝利斯,A。;Turkel,E.,外部区域椭圆方程数值解的边界条件,SIAM J.Appl。数学。,42, 430-451 (1982) ·Zbl 0479.65056号
[43] Villamizar,V。;Weber,M.,《复杂形状障碍物声散射的边界一致坐标与网格线控制》,Numer。偏微分方程方法,231445-1467(2007)·Zbl 1177.65134号
[44] 鲍曼·J·J。;高级技术员。;Uslengui,P.L.,《简单形状的电磁和声散射》(1969年),荷兰北部·Zbl 0181.56502号
[45] 维斯巴尔,M.R。;Gaitonde,D.V.,《关于曲线网格和变形网格上高阶有限差分格式的使用》,J.Compute。物理。,181, 155-185 (2002) ·Zbl 1008.65062号
[46] 维斯巴尔,M.R。;Gaitonde,D.V.,《曲线网格上计算声学的超高阶空间隐式格式》,J.Compute。灰尘。,9, 1259-1286 (2001) ·Zbl 1360.76192号
[47] Carpenter,M.H。;Gottlieb,D。;Abarbanel,S.,紧致高阶有限差分格式数值边界处理的稳定性,J.Compute。物理。,108, 272 (1993) ·Zbl 0791.76052号
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