1.基于拉盖尔多项式的减少分裂误差的完全匹配层实现方法,其特征在于,具体按照以下步骤实施:
步骤1:输入模型文件;
步骤2:初始化参数和设置参数
初始化的参数包括:
将整个计算区域的电磁场分量系数 整个计算区域的电磁场分量系数的和 整个计算区域的辅助变量 拉盖尔多项式 均初始化为零,其中Fη=Ex,Ey,Hz,ζ=x,y,初始化PML系数(C1ζ,C2ζ,C3ζ),具体为:C1ζ=1/(1+0.5ε0s)C2ζ=1
C3ζ=ε0/μ0
其中,ζ=x,y,ε0是空气中的介电常数,s为时间尺度因子,s取值范围为[109,1013];
设置的参数具体为:
设置CFS-PML吸收边界的参数,具体为:σζ=σζmax|ζ-ζ0|m/dmκζ=1+(κζmax-1)|ζ-ζ0|m/dmαζ=αζmaxζ0/d
式中ζ=x,y,ζ0为PML层与非PML截面位置,d是PML吸收边界的厚度,κζmax取整数,κζmax取值范围为[1,60];αζmax取值范围为[0,1);σζmax根据σopt来设置,σζmax/σopt取值范围为(0,12];
σopt=(m+1)/150πΔζ,m取值范围为[1,20],其中m取值为4时边界的吸收效果最好,Δζ取值范围 λ为源的波长;
设置PML系数,具体为:
C1ζ=1/(κζαζ+σζ+0.5κζε0s)C2ζ=1+2αζ/(ε0s)
C3ζ=ε0/μ0+2αζ/(μ0s);
步骤3:添加场源到y方向上的电场分量系数中,使用因式分裂的WLP-FDTD方法计算电场分量系数 记为初始场值 所述添加的场源的表达式为:其中,Tc,Td为场源参数;
步骤4:更新计算整个计算区域的y方向上电场分量系数步骤4.1:电场分量系数 在计算区域的方程为:其中,i表示横坐标上的第i个计算网格,j表示纵坐标上的第j个计算网格;
步骤4.2:使用追赶法求解步骤4.1的方程,得到整个计算区域的电场分量系数步骤5:更新计算整个计算区域的x方向上电场分量系数步骤6:将k+1赋值给k,并判断迭代次数k是否达到预设值,若未达到预设值,则返回步骤4,若达到预设值,则执行步骤7;
步骤7:更新计算整个计算区域的磁场分量系数步骤8:更新计算整个计算区域的电磁场分量系数的辅助变量;
步骤9:更新计算观测点处的电磁场分量;
步骤10:将q+1赋值给q,并判断拉盖尔多项式的阶数q是否达到预设值,若未达到预设值,则返回步骤3,若达到预设值,则结束。
2.根据权利要求1所述的基于拉盖尔多项式的减少分裂误差的完全匹配层实现方法,其特征在于,所述步骤1输入模型文件,具体为:计算区域大小Nx×Ny,其中Nx为x方向的网格数,Ny为y方向的网格数;空间步长Δζ,ζ=x,y,x为横坐标,y为纵坐标;时间步长Δt;真空中的电导率σ,磁导率μ0,介电常数ε0;吸收边界层数NPML与相关参数κζmax,σζmax,αζmax;其中,κζmax取整数,κζmax取值范围为[1,60];αζmax取值范围为[0,1);σζmax/σopt取值范围为(0,12];仿真计算时长Tf;迭代次数k,k≥0且为整数;
加权拉盖尔多项式的阶数q,q≥0且为整数;时间尺度因子s,s取值范围为[109,1013];观测点;场源参数。
3.根据权利要求1所述的基于拉盖尔多项式的减少分裂误差的完全匹配层实现方法,其特征在于,所述步骤5具体为:
步骤5.1:电场分量系数 在计算区域的方程为:步骤5.2:使用追赶法求解步骤5.1的方程,得到整个计算区域的x方向上电场分量系数
4.根据权利要求3所述的基于拉盖尔多项式的减少分裂误差的完全匹配层实现方法,其特征在于,所述步骤7更新计算整个计算区域的磁场分量系数 具体更新公式为:
5.根据权利要求1所述的基于拉盖尔多项式的减少分裂误差的完全匹配层实现方法,其特征在于,所述步骤8更新计算整个计算区域的电磁场分量系数的辅助变量,具体更新公式为:
其中,Fη=Ex,Ey,Hz;ζ=x,y。
6.根据权利要求5所述的基于拉盖尔多项式的减少分裂误差的完全匹配层实现方法,其特征在于,所述步骤9更新计算观测点处的电磁场分量,具体更新公式为:其中,U表示电磁场分量Ex,Ey,Hz,Uq表示q阶电磁场分量系数, 是q阶加权拉盖尔多项式, 是带有时间尺度因子s>0的扩展时间, 是q阶拉盖尔多项式。