中期高空電磁脈沖環(huán)境模擬需要在2維平面上和大于100 km的空間范圍內(nèi)進(jìn)行,難以利用普通差分法進(jìn)行模擬計(jì)算。本文從麥克斯韋方程出發(fā),在圓柱坐標(biāo)系下,推導(dǎo)了2維推遲時(shí)間方法的基本方程;利用PETSc專業(yè)工具包,給出了橫磁模推遲時(shí)間隱式-顯式混合算法的并行求解過程。采用電偶極子算例驗(yàn)證了2維推遲時(shí)間方法的正確性,并開展了大空域電磁脈沖橫磁模算例的數(shù)值模擬,空間步長可取500 m以上,可計(jì)算的空間范圍為130 km×100 km。 

【文章來源】：現(xiàn)代應(yīng)用物理. 2020,11(03)

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

2維圓柱坐標(biāo)系

橫磁模在圓柱坐標(biāo)系內(nèi)的網(wǎng)格如圖2所示。其中Eρ(i,j), Jp(i,j)在圖中“ ▲ ”位置,在ρ方向位于半網(wǎng)格點(diǎn),在z方向位于整網(wǎng)格點(diǎn); Ez(i,j), Jz(i,j)在圖中“◆”位置,在ρ方向位于整網(wǎng)格點(diǎn),在z方向位于半網(wǎng)格點(diǎn); Hφ(i,j)在圖中“○”位置,在ρ方向和z方向都位于半網(wǎng)格點(diǎn)。電場和磁場均位于整時(shí)間k時(shí)刻。用Δρ, Δz分別表示ρ,z方向的空間間隔;用Δτ表示時(shí)間間隔;電流密度和電導(dǎo)率位于 k-1 2 時(shí)刻。在圖2中 ( i+1 2 ,j) 位置, k-1 2 時(shí)刻, 對(duì)式(7)進(jìn)行差分離散,可得

其中, τ0=50 ns; t0=τ0。在圓柱坐標(biāo)系下,位于z軸上的電偶極矩輻射場具有解析解。用解析方法和推遲時(shí)間方法求得距離電偶極子軸心30 m位置處的橫向電場強(qiáng)度Eθ隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖3所示。由圖3可見,推遲時(shí)間方法所得結(jié)果與解析結(jié)果基本一致,但在某些位置由于邊界反射會(huì)產(chǎn)生一定的差別。4 大空域電磁脈沖環(huán)境模擬

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]高空電磁脈沖環(huán)境計(jì)算中的自洽方法[J]. 程引會(huì),李進(jìn)璽,馬良,郭景海,趙墨,吳偉.  計(jì)算物理. 2017(04)
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本文編號(hào)：3295071