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首页新方法:矢量波动方程的高精度瀑布型多重网格处理
本文档探讨了"矢量波动方程的新瀑布型多重网格方法"这一主题,发表于2011年的《云南民族大学学报(自然科学版)》第20卷第4期。矢量有限元因其能够有效避免伪解而在电磁问题的模拟分析中得到了广泛应用。作者针对电磁场的矢量波动方程,利用本征有限元外推技术,将这种技术扩展到矢量波动方程的本征问题中。 瀑布型多重网格方法在此研究中被巧妙地结合,提出了基于矢量场本征问题的新型外推瀑布型多重网格方法。这种方法的主要目的是提高离散计算的精度,特别是在处理复杂电磁场问题时,通过多级网格划分和精细的局部调整,优化了计算效率和结果的准确性。这种方法的创新之处在于它将传统的网格划分策略与高级的外推技术相结合,使得在保持计算效率的同时,能够获得更精确的解决方案。 论文的作者陆康梅、李郴良和曹艳斌是桂林电子科技大学数学与计算机科学学院的研究人员,他们关注的是偏微分方程数值解领域。他们的研究成果得到了广西科学研究与技术开发计划项目的资助。文章强调了新方法在实际应用中的有效性,通过算例展示了该方法在解决矢量波动方程问题上的优越性能。 关键词包括“瀑布型多重网格方法”、“矢量有限元”、“外推”以及“矢量波动方程”,这些核心概念贯穿全文,突出了研究的重点。从分类号(O241.82)和文献标志码(A)可以看出,这篇论文属于自然科学领域的研究,并且采用了高质量的学术标准。这篇文章提供了一个重要的工具,对于电磁问题的数值模拟和高性能计算有着深远的影响。
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第 20卷 第 4期
2011年 7月
云南民族大学学报(自然科学版)
JournalofYunnanUniversityofNationalities(NaturalSciencesEdition)
Vol.20 No.4
Jul.2011
收稿日期:2011-02-21.
基金项目:广西科学研究与技术开发计划资助项目(0731018).
作者简介:陆康梅(1985-),女,硕士研究生.主要研究方向:偏微分方程数值解.
doi:10.3969/j.issn.1672-8513.2011.04.007
矢量波动方程的新瀑布型多重网格方法
陆康梅,李郴良,曹艳斌
(桂林电子科技大学 数学与计算机科学学院,广西 桂林 541004)
摘要:矢量有限元因能有效地避免伪解而被广泛用于模拟分析电磁问题,选取矢量有限元对电
磁场矢量波动方程进行离散计算.基于本征有限元外推技术,将有限元外推技术推广应用到矢量
波动方程本征问题,并结合瀑布型多重网格方法提出了一种基于矢量场本征问题的外推瀑布型
多重网格方法.算例说明新方法是一种具有高精度的有效方法.
关键词:瀑布型多重网格方法;矢量有限元;外推;矢量波动方程
中图分类号:O24182 文献标志码:A 文章编号:1672-8513(2011)04-0267-05
ANewCascadicMulti-GridMethodfortheVectorWaveEquation
LUKangmei,LIChengliang,CAO Yanbin
(SchoolofMathematicsandComputationalScience,GuilinUniversityofElectronicsTechnology,Guilin541004,China)
Abstract:Thevectorfiniteelementmethod,whichcaneffectivelyavoidthespuriousmodes,iswidelyusedinthea
nalysisofelectromagneticproblems,asisthecaseinthediscretecalculatingofthevectorwaveequation.Thefinite
elementextrapolationtechniquefortheeigenvalueproblem
,whichisproposedbyYangYi-duo,isextendedand
appliedtoeigenvalueproblemsofvectorwaveequation.Inthispaper,anewcascadicmulti-gridmethodbasedon
thevectorfieldeigenvalueproblem isproposed,basedontheextrapolationtechnique.Thenumericalresultsshow
thatthenewmethodisaveryaccurateandefficientmethod.
Keywords:cascadicmulti-gridmethod;vectorfiniteelement;extrapolation;vectorwaveequation
在微波理论和技术中,谐振腔本征值问题是最基本的问题之一.很多微波部件和系统的分析与最优化设
计又往往以该问题的求解为基础
.矢量有限元方法是近 10年来在电磁场计算中应用比较广泛的一种方法.
只要选择了合适的矢量基,所考虑结构的内部和外部边界都能够从数学上自然满足,就能够很好地解决伪解
问题;又因为有限元方法的网格划分能很好地模拟实际结构,因此我们选择了矢量有限元对谐振腔进行离散
计算.
多重网格方法,对于求解由微分方程离散化得到的方程组来说,是目前最快速高效的方法之一,它的求
解的工作量可降为 O(n)或 O(nlnn).因此它在计算电磁场问题上得到了广泛的关注,最近一些学者发展了
基于棱边元的多重网格算法
[1-6]
.瀑布型多重网格无需粗网格校正,它比一般的多重网格方法计算量减少
了,从而提高了计算效率,然而基于棱边元上的瀑布型多重网格方法的研究还是比较少的,特别是矢量场的
本征问题,目前研究的也较少.
外推算法是由林群,陈传淼等
[7-8]
引入到有限元求解偏微分方程,杨一都在文献[9]中引进了本征有限
元外推的一个新技术,李永明等
[10]
将有限元外推应用到了波导本征问题.本文在其基础上,将其推广应用
到矢量波动本征问题,具体的算例表明其可行性和高精度性.
本文结合外推技术,提出了一种基于矢量场本征问题的瀑布型多重网格方法.数值算例结果说明该方法
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