Fast Finite Volume Simulation of 3D Electromagnetic Problems with Highly Discontinuous Coefficients
Notice bibliographique
Résumé
We consider solving three-dimensional electromagnetic problems in parameter regimes where the quasi-static approximation applies and the permeability, permittivity, and conductivity may vary significantly. The difficulties encountered include handling solution discontinuities across interfaces and accelerating convergence of traditional iterative methods for the solution of the linear systems of algebraic equations that arise when discretizing Maxwell's equations in the frequency domain. The present article extends methods we proposed earlier for constant permeability [E. Haber, U. Ascher, D. Aruliah, and D. Oldenburg, J. Comput. Phys., 163 (2000), pp. 150--171; D. Aruliah, U. Ascher, E. Haber, and D. Oldenburg, Math. Models Methods Appl. Sci., to appear.] to handle also problems in which the permeability is variable and may contain significant jump discontinuities. In order to address the problem of slow convergence we reformulate Maxwell's equations in terms of potentials, applying a Helmholtz decomposition to either the electric field or the magnetic field. The null space of the curl operators can then be annihilated by adding a stabilizing term, using a gauge condition, and thus obtaining a strongly elliptic differential operator. A staggered grid finite volume discretization is subsequently applied to the reformulated PDE system. This scheme works well for sources of various types, even in the presence of strong material discontinuities in both conductivity and permeability. The resulting discrete system is amenable to fast convergence of ILU-preconditioned Krylov methods. We test our method using several numerical examples and demonstrate its robust efficiency. We also compare it to the classical Yee method using similar iterative techniques for the resulting algebraic system, and we show that our method is significantly faster, especially for electric sources.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».