任意复杂介电特性的建模——gprMax 的自动化实现
数值分析
2022-08-25 v1 数值分析
计算物理
地球物理
摘要
在探地雷达(GPR)建模时,需要精确模拟具有复杂电磁特性的材料,因为 GPR 所遇到的许多物体都含有水,例如土壤、养护中的混凝土和充水管道。gprMax 是广泛使用的开源电磁波传播模拟软件之一。它采用 Yee 算法,以时域有限差分(FDTD)方法求解麦克斯韦方程组。FDTD 方法的一个显著缺陷是模拟色散材料的能力有限,目前仅限于特定的弛豫机制集合,即多德拜、德鲁德和洛伦兹介质。因此,对任意复杂材料建模应通过将其近似为这些函数的组合来完成。本文描述了作为 2021 年谷歌编程之夏(GSoC)项目一部分所开展的工作,即在 gprMax 中开发一个新模块,能够以自动化方式利用多德拜展开模拟复杂色散材料。该模块能够建模 Havriliak-Negami、Cole-Cole、Cole-Davidson、Jonscher、复折射率模型,以及事实上任何由用户指定实部和虚部介电常数的任意色散材料。
引用
@article{arxiv.2109.01928,
title = {Modelling Arbitrary Complex Dielectric Properties -- an automated implementation for gprMax},
author = {Sylwia Majchrowska and Iraklis Giannakis and Craig Warren and Antonios Giannopoulos},
journal= {arXiv preprint arXiv:2109.01928},
year = {2022}
}
备注
5 pages, 3 figures