基于多区域面积分方程的电大非均匀等离子体电磁特性高效计算方法
文档名：基于多区域面积分方程的电大非均匀等离子体电磁特性高效计算方法
摘要：针对临近空间等离子体包覆目标的电磁特性快速准确评估这一迫切需求,本文运用基于多区域面积分方程(multi-regionsurfaceintegralequation,MR-SIE)的全波数值计算方法,展现电大尺度、非均匀、高负介电常数等离子体的电磁散射与辐射问题的仿真能力.首先,推导了非均匀等离子体的MR-SIE,使用间断伽辽金(discontinuousGalerkin,DG)方法提高对多区域复杂等离子体目标的建模与计算效率,研究了不同方程的数值性能;随后针对电子密度较大的高负介电常数区等离子体,运用一种简洁高效的截断策略,进一步提升了多层快速多极子算法的鲁棒性,避免了SIE计算高损耗介质内问题面临的数值不稳定性.数值实验表明,该方法在计算多种分割方式的多区域等离子体鞘套模型时具有良好的精度和效率,可用于大尺度复杂等离子体目标电磁辐射与散射特性的快速精确评估.
Abstract：Thispaperusesanefficientmulti-regionsurfaceintegralequation(MR-SIE)methodtoshowcasethecapacityofelectromagneticanalysisofscatteringandradiationproblemsinvolvingplasmasheathwithinhomogeneous,electricallylargeandhighnegativepermittivityproperties.Theso-calleddiscontinuousGalerkin(DG)methodisusedtoimprovethemodelingandcomputationalefficiencyofmulti-regioncomplicatedplasmatargets.Aconciseandflexibletruncationstrategyisimplementedtoimprovetherobustnessofmulti-levelfastmultipolealgorithm(MLFMA),wherethenumericalinstabilityisobservedintheregionwithhighnegativepermittivity.Numericalexperimentsdemonstratethatthismethodexhibitsgoodaccuracyandefficiencyincomputingthemulti-regionplasmasheathmodelwithvariouspartitionmethods.Itcanbeusedfortherapidandpreciseassessmentofelectromagneticradiationandscatteringcharacteristicsoflarge-scalecomplexplasmatargets.
作者：张慧雯陈宇浩黄晓伟盛新庆Author：ZHANGHuiwenCHENYuhaoHUANGXiaoweiSHENGXinqing
作者单位：北京理工大学集成电路与电子学院射频技术与软件研究所,北京100081
刊名：电波科学学报
Journal：ChineseJournalofRadioScience
年，卷(期)：2024, 39(1)
分类号：O441
关键词：多区域目标面积分方程(MR-SIE)等离子体鞘套负介电常数多层快速多极子算法(MLFMA)间断伽辽金(DG)
Keywords：multi-regionsurfaceintegralequationplasmasheathnegativepermittivitymultilevelfastmultipolealgorithm(MLFMA)discontinuousGalerkin(DG)
机标分类号：TG4TN820O441.6
在线出版日期：2024年4月8日
基金项目：国家自然科学基金，博士后创新人才支持计划，中国博士后科学基金面上项目基于多区域面积分方程的电大非均匀等离子体电磁特性高效计算方法[
期刊论文]电波科学学报--2024, 39(1)张慧雯陈宇浩黄晓伟盛新庆针对临近空间等离子体包覆目标的电磁特性快速准确评估这一迫切需求,本文运用基于多区域面积分方程(multi-regionsurfaceintegralequation,MR-SIE)的全波数值计算方法,展现电大尺度、非均匀、高负介电常数等离子体的电...参考文献和引证文献
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