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非协调混合网格上时域电磁学的高阶间断Galerkin方法。 (英语) Zbl 07313306号

摘要:我们提出了一种求解非协调混合网格上含时Maxwell方程的高阶间断Galerkin(DG)方法。混合网格将用于离散不规则形状对象的非结构化四面体与用于计算域其余部分的六面体网格相结合。四面体和六面体之间的过渡是完全不一致的,也就是说,没有引入金字塔或棱柱形元素来连接这些元素。在每个网格单元内,电磁场分量由任意阶节点多项式近似,中心近似用于计算单元间边界的数值通量。相关半离散方程的时间积分是通过四阶跳跃格式实现的。对该方法进行了描述和讨论,包括算法公式、稳定性和实际实现问题,如混合网格生成和使用体积规则计算通量矩阵。我们在几个二维和三维示例上演示了该方法的性能,其中包括在单个单元类型网格上与DG方法的比较。结果表明,在DG方法中使用非协调混合网格可以在不牺牲精度的情况下显著减少计算时间。

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参考文献:

[1] Abenius,E。;安德森,美国。;Edelvik,F。;埃里克森,L。;Ledfelt,G.,《二维麦克斯韦方程的混合时域解算器》,国际期刊Numer。方法。工程,53,9,2185-2199(2002)·Zbl 0997.78018号
[2] 阿佩尔,T。;Düvelmeyer,N.,根据质量标准将六面体有限元网格转换为四面体网格,计算,71,4,293-304(2003)·Zbl 1037.65125号
[3] Balanis,C.A.,《先进工程电磁学》(1989),John Wiley&Sons:John Willey&Sons New York
[4] Barrett,K.,等参平面元的多重线性雅可比矩阵,有限元。分析。设计。,40, 8, 821-853 (2004)
[5] M.Bergot。;Duruflé,M.,使用正交基的金字塔单元的高阶间断Galerkin方法,Numer。方法。第部分。微分方程,29,1,144-169(2013)·Zbl 1255.65172号
[6] Branets,L。;Carey,G.,具有弯曲边界边或曲面的图元的网格质量度量的扩展,J.计算。信息科学。工程师,5,4,302-308(2005)
[7] Busch,K。;科尼格,M。;Niegemann,J.,纳米光子学中的间断Galerkin方法,激光光子。版次:5、6、773-809(2011年)
[8] Carey,G.、Hexing the Tet、Commun。数字。《工程方法》,18223-227(2002)·Zbl 0996.65133号
[9] Chew,L.,《曲面的保证质量网格生成》,(第九届美国计算机学会计算几何研讨会(1993),美国计算机学会出版社),274-280
[10] Cockburn,B。;卡尼亚达基斯,G。;Shu,C.,间断Galerkin方法。《理论、计算与应用》,计算科学与工程讲稿第11卷(2000年),施普林格-弗拉格:柏林施普林格
[11] 科恩,G。;费里雷斯,X。;Pernet,S.,在时域中求解Maxwell方程的空间高阶六面体间断Galerkin方法,J.Compute。物理。,2172340-363(2006年)·Zbl 1160.78004号
[12] Cools,R.,《Stroud以来的单项式容积规则:编译部分2》,J.Compute。申请。数学。,112, 1-2, 21-27 (1999) ·Zbl 0954.65021号
[13] Cools,R.,《容积公式百科全书》,J.Complex,19,3,445-453(2003),在线数据库,网址:http://nines.cs.kuleuven.be/ecf/ ·Zbl 1061.41020号
[14] 冷却,R。;Rabinowitz,P.,《自“Stroud”以来的单项式容积规则:汇编》,J.Compute。申请。数学。,48, 3, 309-326 (1993) ·Zbl 0799.65027号
[15] 多索普洛斯,S。;赵,B。;Lee,J.-F.,麦克斯韦方程的非协调和并行间断伽辽金时域方法:IC封装的EM分析,J.Compute。物理。,238, 0, 48-70 (2013) ·Zbl 1286.78003号
[16] Dunavant,D.,平方域上完全多项式的经济对称求积规则,国际J·数值。方法。工程师,21,101777-1784(1985)·Zbl 0591.65018号
[17] Dunavant,D.,三角形的高度有效对称高斯求积规则,国际J数值。方法。工程师,21,6,1129-1148(1985)·Zbl 0589.65021号
[18] Dunavant,D.,单位立方体上高次完全多项式的有效对称容积规则,国际J·数值。方法。工程师,23,3,397-407(1986)·Zbl 0594.65011号
[19] Durochat,C。;Lanteri,S.,时域电磁学混合网格上的DGTD方法,(URSI国际电磁理论研讨会(EMTS)(2010)),992-995
[20] 杜罗恰特,C。;Lanteri,S。;Scheid,C.,时域电磁学的高阶非协调多元间断Galerkin方法(高级应用电磁学国际会议(ICEAA))。先进应用电磁学国际会议(ICEAA),南非开普敦(2012),379-382
[21] Eberly,D.,3D游戏引擎设计(2007),摩根考夫曼出版社
[22] Eberly,D.,游戏物理(2010),摩根考夫曼出版社
[23] Edelvik,F。;Ledfelt,G.,三维麦克斯韦方程组的显式混合时域解算器,科学杂志。计算。,15, 1, 61-78 (2000) ·Zbl 0983.78025号
[24] Fahs,H.,开发马力-类似于电磁波传播非协调单纯形网格上的间断Galerkin时域方法,Int.J.Numer。分析。型号。,6, 2, 193-216 (2009) ·Zbl 1158.78329号
[25] Fahs,H.,非协调单纯形网格上时域Maxwell方程的基于高阶跳蛙的间断Galerkin方法,Numer。数学。西奥。方法。申请。,2, 3, 275-300 (2009) ·Zbl 1212.65362号
[26] Fahs,H.,提高曲线域时域电磁学的高阶间断Galerkin方法的精度,国际计算杂志。数学。,88, 10, 2124-2153 (2011) ·Zbl 1321.78015号
[27] Fahs,H.,使用高阶间断Galerkin方法研究时域电磁多项式积分器,应用。数学。型号。,36, 11, 5466-5481 (2012) ·Zbl 1254.78030号
[28] 法赫斯,H。;费佐伊,L。;Lanteri,S。;Rapetti,F.,求解时域Maxwell方程的非协调间断Galerkin方法的初步研究,IEEE Trans。马格纳。,44, 6, 1254-1257 (2008)
[29] 法赫斯,H。;Hadjem,A。;Lanteri,S。;Wiart,J。;Wong,M.-F.,使用高阶DGTD方法和三角几何模型计算头部组织中诱导的SAR,IEEE Trans。天线道具。,59, 12, 4669-4678 (2011) ·Zbl 1369.78562号
[30] 法赫斯,H。;Lanteri,S.,时域电磁学的高阶非协调间断Galerkin方法,J.Compute。申请。数学。,234, 4, 1088-1096 (2010) ·兹比尔1196.78028
[31] 费里雷斯,X。;帕曼蒂尔,J.-P。;Bertuol,S。;Ruddle,A.R.,有限差分/有限体积混合方法在解决汽车电磁兼容性问题中的应用,IEEE Trans。电动发电机。公司。,46, 4, 624-634 (2004)
[32] Gassner,G。;勒彻,F。;蒙兹,C.-D。;Hesthaven,J.,《多态节元及其在间断Galerkin方法中的应用》,J.Compute。物理。,228, 5, 1573-1590 (2009) ·Zbl 1267.76062号
[33] 乔治·P·L。;Hecht,F。;Saltel,E.,具有指定边界的自动网格生成器,Compute。方法应用。机械。工程师,92,3269-288(1991)·Zbl 0756.65133号
[34] 戈特沙尔克,S。;林,M。;Manocha,D.,OBB-树:快速干扰检测的层次结构,(ACM Siggraph’96会议录,ACM.ACM Sig graph’96会议记,美国纽约ACM(1996)),171-180
[35] Hesthaven,J.,《从静电学到单纯形多项式插值的几乎最优节点集》,SIAM J.Numer。分析。,35, 2, 655-676 (1998) ·Zbl 0933.41004号
[36] 赫塞文,J。;Teng,C.,四面体元素的稳定光谱方法,SIAM J.Sci。计算。,21, 6, 2352-2380 (1999) ·Zbl 0959.65112号
[37] 赫塞文,J。;Warburton,T.,非结构化网格上的节点高阶方法。I.麦克斯韦方程的时域解,J.Compute。物理。,181, 1, 186-221 (2002) ·Zbl 1014.78016号
[38] 赫塞文,J。;Warburton,T.,节点间断Galerkin方法:算法、分析和应用,Springer文本应用。数学。(2008),《施普林格·弗拉格:柏林施普林格尔·弗拉格》·Zbl 1134.65068号
[39] Hubbard,P.,三角多面体的构造立体几何,技术代表CS-90-07(1990),布朗大学
[40] Knabner,P。;科罗托夫,S。;Summ,G.,六面体有限元等参映射可逆的条件,有限元。分析。设计。,40, 2, 159-172 (2003)
[41] 克努普,P.M.,关于等参映射的可逆性,计算。方法。申请。机械。工程师,78,3,313-329(1990)·Zbl 0707.73079号
[42] 张,L。;崔,T。;Liu,H.,关于三角形和四面体的一组对称求积规则,J.Comp。数学。,27, 1, 89-96 (2009) ·Zbl 1199.65081号
[43] 穆萨维,S。;Xiao,H.H。;Sukumar,N.,任意多边形上的广义高斯求积规则,国际数字杂志。方法。工程,82,1,99-113(2010)·Zbl 1183.65026号
[44] 佩内,S。;费里雷斯,X。;Cohen,G.,求解时域Maxwell方程的高空间阶有限元法,IEEE Trans。天线道具。,53, 9, 2889-2899 (2005) ·兹比尔1369.78691
[45] Piperno,S。;Remaki,M。;Fezoui,L.,非结构网格上三维Maxwell方程的非扩散有限体积格式,SIAM J.Numer。分析。,39, 6, 2089-2108 (2002) ·Zbl 1221.65238号
[46] 比率,P。;希伦,B。;Glaser,J。;Jenkins,D.,《医学遇到虚拟现实11-NextMed:健康地平线》,第11卷,第2章,可见人类2.0-下一代,275-281(2003),IOS出版社
[47] 里韦罗,M。;Feito,F.,一般平面多边形的布尔运算,计算。图表。,24, 6, 881-896 (2000)
[48] Rylander,T。;Bondison,A.,麦克斯韦方程显式-隐式混合时间步长格式的稳定性,J.Compute。物理。,179, 2, 426-438 (2002) ·Zbl 1003.78010号
[49] 施耐德,P。;Eberly,D.,《计算机图形的几何工具》(2003),摩根考夫曼出版社
[50] 施奈普,S。;Weiland,T.,使用动态自适应网格和间断Galerkin方法进行高效大规模电磁模拟,J.Compute。申请。数学。,236, 18, 4909-4924 (2012) ·Zbl 1458.78023号
[51] 塞维利亚共和国。;O.哈桑。;Morgan,K.,使用混合网格来提高求解麦克斯韦方程的间断伽辽金方法的效率,Comput。结构。,137, 2-13 (2014)
[52] Songoro,H。;沃格尔,M。;Cendes,Z.,用麦克斯韦方程保持时间,IEEE Microw。Mag.,11,2,42-49(2010)
[53] 北苏库马尔。;Tabarraei,A.,《一致多边形有限元》,《国际数学家杂志》。方法。工程师,612045-566(2004)·Zbl 1073.65563号
[54] 塔夫罗夫,A。;Hagness,S.C.,《计算电动力学:有限差分时域方法》(2005),Artech House:Artech House Norwood,MA
[55] Wandzura,S。;Xiao,H.,三角形上的对称求积规则,计算。数学。申请。,45, 12, 1829-1840 (2003) ·Zbl 1050.65022号
[56] 吴,R.B。;Itoh,T.,使用四面体边缘元素对曲面进行混合时域有限差分建模,IEEE Trans。天线道具。,45, 8, 1302-1309 (1997)
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