一种预测微放电阈值的共形边界电磁场插值方法技术

本发明专利技术公开了一种预测微放电阈值的共形边界电磁场插值方法。采用的技术方案为：首先对微波部件几何结构进行离散剖分以构成相应的Yee网格，然后从3D建模软件/电磁模拟软件中导出三角面片边界信息，从电磁模拟软件中输出频域电磁场，根据电场分量存储位置分别构建3套独立的电场六面体网格，根据磁场分量存储位置分别构建3套独立的磁场六面体网格，根据三角面片边界信息对Yee网格进行标识，结合共形网格标识将导出的频域电磁场通过线性外推算法分别计算介质/金属内部区域以及共形边界网格中场网格节点上的电磁场值，并采用电磁场线性内插算法计算粒子所在位置处电磁场，进而获得粒子运动轨迹的精确计算，实现复杂微波部件微放电阈值快速准确预测。

【技术实现步骤摘要】
一种预测微放电阈值的共形边界电磁场插值方法
本专利技术属于空间微波部件可靠性研究
，特别涉及一种预测微放电阈值的共形边界电磁场插值方法。
技术介绍
目前PIC模拟软件大多采用正交规则网格进行空间剖分，对于复杂形状边界采用阶梯网格来近似。对于器件中常见的球面或弧形电极、正弦慢波结构、圆锥形传输线等不能精确地剖分，考虑到这些部件一般包含真空、金属、介质多种材料，形状也比较复杂，在模拟中需采用共形边界技术准确描述弯曲表面。在PIC模拟方法中，电磁场推进所使用的电场和磁场参量离散分布在网格节点和网格线上，而粒子在空间中连续运动，某些时候并不一定恰好位于网格节点上，有可能在空间任意位置，因此在求解粒子运动轨迹时，需要通过插值方法来计算粒子所在位置处的电磁场。到目前为止，有多种不同精度的电磁场插值方法，如零阶精度的NGP(NerestGridPoint)方法、一阶精度的双线性插值法和面积加权法及高阶精度的Lagrange插值法和样条函数法等，其中最常用的是一阶精度的分配方法，但这些方法局限于粒子位置所在的网格节点为真空区域，若共形网格为真空-金属边界，金属导体内的电场为零，若共形网格为真空本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种预测微放电阈值的共形边界电磁场插值方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，采用三维建模软件/电磁模拟软件建立待求微波部件模型，然后通过电磁模拟软件求解微波部件中的电磁场分布；步骤2，将3D微波部件几何结构进行离散剖分以构成电磁场计算的交错对偶网格体系，即Yee网格，该网格单元形状为六面体；步骤3，从3D建模软件/电磁模拟软件中导出的三角面片边界信息采用STL文件格式进行存储，从电磁模拟软件中输出的电场分量放置在Yee网格单元各棱的中间，平行于各棱；磁场分量放置在Yee网格单元各面的中心，平行于各面的法线；同时，根据电场分量存储位置分别构建3套独立的电场六面体网格ExGrid、EyGri...

【技术特征摘要】
1.一种预测微放电阈值的共形边界电磁场插值方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，采用三维建模软件/电磁模拟软件建立待求微波部件模型，然后通过电磁模拟软件求解微波部件中的电磁场分布；步骤2，将3D微波部件几何结构进行离散剖分以构成电磁场计算的交错对偶网格体系，即Yee网格，该网格单元形状为六面体；步骤3，从3D建模软件/电磁模拟软件中导出的三角面片边界信息采用STL文件格式进行存储，从电磁模拟软件中输出的电场分量放置在Yee网格单元各棱的中间，平行于各棱；磁场分量放置在Yee网格单元各面的中心，平行于各面的法线；同时，根据电场分量存储位置分别构建3套独立的电场六面体网格ExGrid、EyGrid、EzGrid，根据磁场分量存储位置分别构建3套独立的磁场六面体网格BxGrid、ByGrid、BzGrid；步骤4，根据三角面片边界信息对Yee网格单元Grid[x][y][z]进行标识以确定共形网格单元网格坐标值；步骤5，结合步骤3中输出的频域电磁场，采用电磁场外推算法分别计算介质/金属区域内以及共形网格中场网格ExGrid、EyGrid、EzGrid、BxGrid、ByGrid、BzGrid节点上的电磁场值；步骤6，按照初始设置的粒子加载区域开始向空间区域内加载宏粒子；步骤7，计算粒子运动轨迹并判断粒子是否到达边界，然后通过二次电子发射模型确定出射电子数目和速度；步骤8，判断是否到达仿真时间，若没有则继续进行微放电过程模拟，否则根据粒子数目曲线历史变化趋势判断是否发生微放电，从而获得该微波器件的微放电阈值。2.根据权利要求1所述的一种预测微放电阈值的共形边界电磁场插值方法，其特征在于，步骤2中Yee网格用于存储空间中粒子位置和确定共形网格位置。3.根据权利要求1所述的一种预测微放电阈值的共形边界电磁场插值方法，其特征在于，步骤3中的三角面片边界信息是以STL文件格式存储，输出的x、y和z三个方向上的电场分量分别放置在Yee网格单元各棱的中间，平行于各棱，磁场分量分别放置在Yee网格单元各面的中心，平行于各面的法向；同时，根据电磁场分量存储位置分别构建6套独立的电磁场六面体网格，其对应的场网格名称依次为ExGrid、EyGrid、EzGrid、BxGrid、ByGrid、BzGrid，具体为：结合步骤2中的Yee网格节点物理坐标计算电磁场网格节点的物理坐标，电磁场网格中网格节点的物理坐标值为Yee网格中对应网格节点物理坐标值与前一网格节点的平均值，以电场网格ExGrid、EyGrid、EzGrid为例，其计算表达式如下：ExGrid[x][y][z]＝0.5·(Xx[x-1][y][z]+Xx[x][y][z]),EyGrid[x][y][z]＝0.5·(...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟永贵，李永东，王洪广，林舒，张磊，李韵，崔万照，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61