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M"uller 方程的高阶节点 Galerkin 格式:通过核消除规避散度一致性

计算物理 2026-04-24 v1

摘要

M"uller 边界积分方程用于可渗透电磁散射,通常采用满足散度一致性的基函数进行离散化,这一限制源自PMCHWT框架。本文表明,这一约束可以被规避。M"uller 格式中的双梯度算子作用于核差φaφi\varphi_a - \varphi_i上,O(R3)\mathcal{O}(R^{-3})的高度奇异性恰好消除,使算子化为O(R1)\mathcal{O}(R^{-1})的弱奇异核。利用这种消除,我们开发了在曲面上使用P2\mathrm{P}_2等参率函数的节点、高阶Galerkin 格式。表面向量场通过度量加权正交切向框架构造。奇异积分由Sauter--Schwab 求积公式评估,引入Morton 排序块Jacobi 预条件器。通过捕获几何聚类对角块内主导近场相互作用,实现在极端材料和几何参数下稳健、超线性GMRES 收敛。与半解析EBCM 参考值的验证确认了高阶空间精度和光学定理的高精度满足。

关键词

引用

@article{arxiv.2604.21181,
  title  = {A High-Order Nodal Galerkin Formulation for the M\"uller Equation: Bypassing Divergence Conformity via Kernel Cancellation},
  author = {Yao Luo},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2604.21181},
  year   = {2026}
}

备注

23 pages, 10 figures