非局部Helmholtz问题的PML和数值离散方法
批准号:
12071401
项目类别:
面上项目
资助金额:
52.0 万元
负责人:
杜宇
依托单位:
学科分类:
微分方程数值解的基础理论与方法
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
杜宇
中文摘要
非局部问题是近些年来的新型热点问题,在数学、物理和工程领域都有广泛应用,受到广泛关注。非局部Helmholtz问题可从非局部波传播问题得到,且当非局部效应的视界趋于零时等价于经典的Helmholtz问题。PML是电磁波散射问题的吸收边界层,具有有效、结构简单和易于程序实现的特点。本项目主要研究如下问题: .(1)将PML技术推广到非局部Helmholtz方程,从数值试验和理论上分析PML的有效性,即截断的PML吸收层的指数收敛性,以及截断误差与PML介质参数和宽度的依赖关系;.(2)分析有限元方法的渐近相容性和(预渐近)误差,并最终设计改良算法。.本项目的目标是提供无界域上非局部Helmholtz问题的的高效计算方法。对这些问题的研究,不仅具有针对该问题本身的理论和应用意义,同时对非局部波传播问题和经典Helmholtz问题的研究具有重要的参考意义。
英文摘要
Nonlocal models have been paid much attention in various research areas recently. The nonlocal Helmholtz problem may come from the nonlocal wave propagation, and is equivalent to the standard Helmholtz problem as the horizon of nonlocal effects goes to zero. PML (perfect matched layer) is an absorbing boundary layer for the Maxwell’s radiation problem, which is effect, simple in structure and easy to implement. The project is devoted to.(1) extending the PML technique to the nonlocal Helmholtz equation, studying the effectiveness by numerical tests and theoretical analysis, i.e. the exponentially convergence of the PML truncation error, and its dependence on the PML medium parameters and width of the boundary layers;.(2) analyzing the asymptotic compatibility and the preasymptotic error, which are used to design better numerical methods..The aim of the project is to obtain effective methods solving the nonlocal Helmholtz problem in unbounded domain. Studying the problem not only is significant for the problem itself in theory and application, but also has important reference significance for the study of nonlocal wave propagation and standard Helmholtz problems.
项目针对非局部波散射问题设计稳定高效的PML和数值离散方法,并做理论分析。无解域非局部波散射问题(特别是近场动力学)的高效数值计算仍有待研究。目前已有的人工边界方法和数值方法仍有方法复杂,计算资源需求大,难以高效计算的问题。本项目拟解决如下问题:(1)设计准确高效的非局部PML,从数值试验和理论上分析PML的有效性;(2)针对非局部PML方程设计高效数值计算方法。..对第一个问题,我们给出了非局部PML方程,改进了已有非局部PML方法,对于一维情形给出了理论分析。 对于第二个问题,设计了高效数值计算方法,减少了对数据存储的要求,提高了计算速度。特别的,我们想对今年研究的、尚未发表的研究成果做出特别说明:针对非局部问题,我们设计了一种离散PML,该方法具有结构简单、易于实现、计算效率高的优点,在实际计算效果上完全实现了本项目的目标,但是理论分析尚且缺乏。..本项目的研究成果可以用于相关学科的数值模拟,具有实用价值。同时对于经典的Helmholtz、麦克斯韦电磁散射等问题的PML方法研究可以起到启发价值,具有重要的参考意义。
求解高波数Helmholtz 问题的理论分析和算法研究
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批准号:2019JJ50572
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项目类别:省市级项目
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资助金额:0.0万元
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批准年份:2019
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负责人:杜宇
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依托单位:
求解高波数Helmholtz问题的PPR方法和弱有限元方法
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批准号:11601026
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:18.0万元
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批准年份:2016
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负责人:杜宇
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依托单位:
国内基金
海外基金