一種考慮磁單極子影響的三維電磁場數(shù)值計算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電磁場數(shù)值計算技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種考慮磁單極子影響的三維電 磁場數(shù)值計算方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 麥克斯韋方程組是描述電磁場基本關(guān)系的一組方程，采用數(shù)值計算方法求解麥克 斯韋方程組是分析空間電磁場分布的一種常用方法。微分形式的標準麥克斯韋方程組如下 所示：
[0003]
【主權(quán)項】
1. 一種考慮磁單極子影響的三維電磁場數(shù)值計算方法，其特征在于，其包括如下步 驟： 步驟S1 :獲取計算對象區(qū)域內(nèi)完成計算所需的信息，包括：根據(jù)計算要求所確定的計 算頻率f、計算對象區(qū)域內(nèi)相對介電常數(shù)分布er、計算對象區(qū)域內(nèi)相對磁導(dǎo)率分布計 算對象區(qū)域內(nèi)導(dǎo)電材料電導(dǎo)率計算對象區(qū)域內(nèi)導(dǎo)磁材料磁導(dǎo)系數(shù)、電壓激勵比^、 電流激勵I(lǐng)^x、磁壓激勵、磁流激勵1"^、電荷密度、磁荷密度Pm以及根據(jù)計算要求 所確定的區(qū)域邊界條件； 步驟S2 :將計算對象區(qū)域離散化為重復(fù)排列的電磁參數(shù)單元，每個電磁參數(shù)單元包含 八類格點，分別是：電節(jié)點格點、沿x軸方向電支路的電節(jié)點格點、沿y軸方向電支路的電節(jié) 點格點、沿z軸方向電支路的電節(jié)點格點、磁節(jié)點格點、沿x軸方向磁支路的磁節(jié)點格點、沿 y軸方向磁支路的磁節(jié)點格點、沿z軸方向磁支路的磁節(jié)點格點；其中， 該電磁參數(shù)單元為由兩個六面立方體嵌套構(gòu)成的雙層立方體； (1) 其中，在以磁節(jié)點為中心的情況下， 外層六面體具備八個頂點，分為： 電節(jié)點格點Ai、由該電節(jié)點格點Ajftx軸正方向經(jīng)過電支路而來的電節(jié)點格點Bi、由 該電節(jié)點格點&再沿z軸負方向經(jīng)過電支路而來的電節(jié)點格點Ci、由該電節(jié)點格點Cjftx 軸負方向經(jīng)過電支路而來的電節(jié)點格點Di，該電節(jié)點格點Di沿在z軸正方向經(jīng)過電支路的 電節(jié)點格點即所述電節(jié)點格點A1;以及 由該電節(jié)點格點Ajfty軸正方向經(jīng)過電支路而來的電節(jié)點格點Ei、由該電節(jié)點格點Ei沿x軸正方向經(jīng)過電支路而來的電節(jié)點格點Fi、由該電節(jié)點格點Fi再沿z軸負方向經(jīng)過電 支路而來的電節(jié)點格點Gi、由該電節(jié)點格點Gjftx軸負方向經(jīng)過電支路而來的電節(jié)點格點 氏，該電節(jié)點格點氏沿在z軸正方向經(jīng)過電支路的電節(jié)點格點即所述電節(jié)點格點E1;此時， 所述電節(jié)點格點&沿y軸正方向經(jīng)過電支路的電節(jié)點格點為所述電節(jié)點格點Fi，所述電節(jié) 點格點Cjfty軸正方向經(jīng)過電支路的電節(jié)點格點為所述電節(jié)點格點Gi，所述電節(jié)點格點Di 沿y軸正方向經(jīng)過電支路的電節(jié)點格點為所述電節(jié)點格點H1; 同時，內(nèi)層六面體具備八個頂點，分為： 磁節(jié)點格點、由該磁節(jié)點格點A'Jftx軸正方向經(jīng)過磁支路而來的磁節(jié)點格點B' ：、 由該磁節(jié)點格點B'i再沿z軸負方向經(jīng)過磁支路而來的磁節(jié)點格點C'i、由該磁節(jié)點格點 C' x軸負方向經(jīng)過磁支路而來的磁節(jié)點格點D'i，該磁節(jié)點格點D'i沿在z軸正方向經(jīng) 過磁支路的磁節(jié)點格點即所述磁節(jié)點格點A' 1;以及 由該磁節(jié)點格點A'Jfty軸正方向經(jīng)過磁支路而來的磁節(jié)點格點E'i、由該磁節(jié)點格點E'濟x軸正方向經(jīng)過磁支路而來的磁節(jié)點格點F'i、由該磁節(jié)點格點F'i再沿z軸負方向 經(jīng)過磁支路而來的磁節(jié)點格點G'i、由該磁節(jié)點格點G' ：沿x軸負方向經(jīng)過磁支路而來的 磁節(jié)點格點H'i，該磁節(jié)點格點H'i沿在z軸正方向經(jīng)過磁支路的磁節(jié)點格點即所述磁節(jié) 點格點E' 1;此時，所述磁節(jié)點格點B' 1沿y軸正方向經(jīng)過磁支路的磁節(jié)點格點為所述磁節(jié) 點格點F'i，所述磁節(jié)點格點(^沿y軸正方向經(jīng)過磁支路的磁節(jié)點格點為所述磁節(jié)點格點 G'i，所述磁節(jié)點格點y軸正方向經(jīng)過磁支路的磁節(jié)點格點為所述磁節(jié)點格點H' 1; (2) 其中，在以電節(jié)點為中心的情況下， 外層六面體具備八個頂點，分為： 磁節(jié)點格點A'2、由該磁節(jié)點格點八'2沿X軸正方向經(jīng)過磁支路而來的磁節(jié)點格點B' 2、 由該磁節(jié)點格點B' 2再沿z軸負方向經(jīng)過磁支路而來的磁節(jié)點格點C' 2、由該磁節(jié)點格點 C' 2沿x軸負方向經(jīng)過磁支路而來的磁節(jié)點格點D' 2，該磁節(jié)點格點D' 2沿在z軸正方向經(jīng) 過磁支路的磁節(jié)點格點即所述磁節(jié)點格點A' 2;以及 由該磁節(jié)點格點八'2沿y軸正方向經(jīng)過磁支路而來的磁節(jié)點格點E' 2、由該磁節(jié)點格點E' 2沿x軸正方向經(jīng)過磁支路而來的磁節(jié)點格點F' 2、由該磁節(jié)點格點F' 2再沿z軸負方向 經(jīng)過磁支路而來的磁節(jié)點格點G' 2、由該磁節(jié)點格點G' 2沿x軸負方向經(jīng)過磁支路而來的 磁節(jié)點格點H'2，該磁節(jié)點格點H'2沿在z軸正方向經(jīng)過磁支路的磁節(jié)點格點即所述磁節(jié)點 格點E' 2;此時，所述磁節(jié)點格點B' ^沿y軸正方向經(jīng)過磁支路的磁節(jié)點格點為所述磁節(jié)點 格點F' 2，所述磁節(jié)點格點C' 2沿y軸正方向經(jīng)過磁支路的磁節(jié)點格點為所述磁節(jié)點格點 G' 2，所述磁節(jié)點格點D' 2沿y軸正方向經(jīng)過磁支路的磁節(jié)點格點為所述磁節(jié)點格點H' 2; 同時，內(nèi)層六面體具備八個頂點，分為： 電節(jié)點格點A2、由該電節(jié)點格點^沿x軸正方向經(jīng)過電支路而來的電節(jié)點格點B2、由 該電節(jié)點格點B2再沿z軸負方向經(jīng)過電支路而來的電節(jié)點格點C2、由該電節(jié)點格點(：2沿x 軸負方向經(jīng)過電支路而來的電節(jié)點格點D2，該電節(jié)點格點D2沿在z軸正方向經(jīng)過電支路的 電節(jié)點格點即所述電節(jié)點格點A2;以及 由該電節(jié)點格點4沿y軸正方向經(jīng)過電支路而來的電節(jié)點格點E2、由該電節(jié)點格點E2 沿x軸正方向經(jīng)過電支路而來的電節(jié)點格點F2、由該電節(jié)點格點F2再沿z軸負方向經(jīng)過電 支路而來的電節(jié)點格點G2、由該電節(jié)點格點62沿x軸負方向經(jīng)過電支路而來的電節(jié)點格點 H2，該電節(jié)點格點H2沿在z軸正方向經(jīng)過電支路的電節(jié)點格點即所述電節(jié)點格點E2;此時， 所述電節(jié)點格點氏沿y軸正方向經(jīng)過電支路的電節(jié)點格點為所述電節(jié)點格點F2，所述電節(jié) 點格點(：2沿y軸正方向經(jīng)過電支路的電節(jié)點格點為所述電節(jié)點格點G2，所述電節(jié)點格點D2 沿y軸正方向經(jīng)過電支路的電節(jié)點格點為所述電節(jié)點格點H2; 步驟S3 :計算每個電節(jié)點格點的電導(dǎo)納及每個磁節(jié)點格點的磁導(dǎo)納，具體過程如下： 步驟S301 :對于每個電節(jié)點格點，通過如下關(guān)系計算該格點處電導(dǎo)納之： Ye= k e ? d+i ? 2 ? JT ? f ? e〇 ? e r ? d (1) 其中％為該格點處電導(dǎo)率，d為該格點臨近電節(jié)點格點間距離，i為虛數(shù)單位，it為 圓周率，f為計算頻率，￡(|為真空介電常數(shù)，e 該格點處相對介電常數(shù)； 步驟S302 :對于每個磁節(jié)點格點，通過如下關(guān)系計算該格點處磁導(dǎo)納Ym: Ym=km ?d+i? 2 ? 3i?f?y〇 ?yr ?d (2) 其中，為該格點處磁導(dǎo)系數(shù)，d為該格點臨近