CPML在空中核爆电磁脉冲三维数值模拟中的应用

计算物理 ›› 2005, Vol. 22 ›› Issue (4): 292-298.

CPML在空中核爆电磁脉冲三维数值模拟中的应用

高春霞¹, 陈雨生², 王良厚¹

1. 防化研究院第二研究所, 北京 102205;
2. 西北核技术研究所, 陕西西安 710024

收稿日期:2004-10-21 修回日期:2005-01-21 出版日期:2005-07-25 发布日期:2005-07-25
作者简介:高春霞(1971-),女,江苏南京,博士生,主要从事核爆炸电磁脉冲数值模拟方面的研究.
基金资助:
国防科技预研项目基金资助项目

The Application of CPML in Three-dimensional Numerical Simulation of Low-altitude Electromagnetic Pulse

GAO Chun-xia¹, CHEN Yu-sheng², WANG Liang-hou¹

1. Research Institute of Chemical Defence, Beijing 102205, China;
2. Northwest Institute of Nuclear Technology, Xi'an 710024, China

Received:2004-10-21 Revised:2005-01-21 Online:2005-07-25 Published:2005-07-25

摘要/Abstract

摘要： 在分析不同类型完全匹配层(PML,perfectl ymatched layer)特点的基础上,选用了卷积形式PML(CPML,convolutional perfectly matched layer)截断空中核爆电磁脉冲(NEMP,nuclear electromagnetic pulse)数值模拟的开放边界.从自由空间中电磁波的平面波解和分裂形式的PML出发,构造了未分裂形式的PML,应用付里叶变换的卷积定理,推导出三维旋转椭球-双曲正交坐标系下CPML介质中电磁场的迭代形式的离散方程.获得了很好的截断效果,展示了CPML在NEMP数值模拟中的应用前景.

关键词: 卷积完全匹配层, 时域有限差分, 电磁脉冲, 核爆炸, 截断

Abstract: According to the characteristics of perfectly matched layers (PML), a convolutional PML (CPML) is chosen to truncate open boundaries used in the numerical simulation of low-altitude electromagnetic pulse. On the basis of the split-field PML and the plane-wave solution of electromagnetic field in a free space, an unsplit-field PML is constructed. With convolutional theorem in the Fourier transformation, discerete iterative equations of electromagnetic field components in the CPML media are presented in three-dimensional prolate-spheroidal coordinate system. The effectiveness of the method in numerical simulation of nuclear electromagnetic pulse is shown.

Key words: convolutional perfectly matched layer, FDTD, electromagnetic pulse, nuclear explosion, truncatio

中图分类号:

O241

高春霞, 陈雨生, 王良厚. CPML在空中核爆电磁脉冲三维数值模拟中的应用[J]. 计算物理, 2005, 22(4): 292-298.

GAO Chun-xia, CHEN Yu-sheng, WANG Liang-hou. The Application of CPML in Three-dimensional Numerical Simulation of Low-altitude Electromagnetic Pulse[J]. CHINESE JOURNAL OF COMPUTATIONAL PHYSICS, 2005, 22(4): 292-298.

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