Numerical framework for the simulation of dielectric heating using finite and boundary element method
Numerical framework for the simulation of dielectric heating using finite and boundary element method
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使用有限和边界元方法模拟介电加热的数值框架
DOI：
10.1002/jnm.2273
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发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
P. Göhner:
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
S. Grabmaier;M. Jüttner;D. Vögeli;W. M. Rucker;P. Göhner:
本文介绍了跨学科耦合问题的基于软件代理的数值框架的最新进展。该软件代理框架能够通过使用中性抽象层来合并多种物理效果和组合多种数值方法。讨论了基于软件代理的编程原理及其在数值算例中的应用。本文重点讨论了介质加热和求解时间谐波麦克斯韦方程的不同方法。通过重用最先进的有限元法（FEM）和边界元法（BEM）软件工具，并管理不同工具之间的接口，该方法解决了复杂和现实的三维问题。通过电磁波对人体头部内部的介质加热，验证了该框架的功能性和有效性。推导了合适的有限元与边界元迭代耦合公式，并进行了数值验证。FEM - BEM耦合与现有方法不同，因为它利用了FEM的新发展，即通过完美匹配的层对无限域进行完美处理。此外，耦合方法的简单性和灵活性允许在现有的数值代码中实现。
This paper presents the latest development towards a software agent–based numerical framework for interdisciplinary coupled problems. The software agent framework is capable to incorporate multiple physical effects and combine multiple numerical methods through the usage of a neutral abstraction layer. The principles of software agent–based programming and the application in a numerical example are discussed. This paper focuses on dielectric heating and different methods for solving the time harmonic Maxwell equation. By reusing state of the art finite element method (FEM) and boundary element method (BEM) software tools and managing the interface between the different tools, this approach solves complicated and realistic three‐dimensional problems. The functionality and efficiency of the framework are demonstrated on the dielectric heating inside a human head due to electromagnetic waves. A proper iterative coupling formulation for FEM and BEM is derived and numerically validated. The FEM‐BEM coupling separates from existing approaches, because it takes advantage of new developments in the FEM, namely, the perfect handling of infinite domains through perfectly matched layers. Moreover, the simplicity and flexibility of the coupling method allow implementation in existing numerical codes.
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