General closed-form asymptotic boundary conditions for finite element analysis of exterior electrical field problems

• Autorzy: Gratkowski S. , Stawicki K. , Ziółkowski M.

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2016.05.04

Warianty tytułu

PL

Ogólna, zwarta postać asymptotycznych warunków brzegowych dla zagadnień pola elektrycznego analizowanych metodą elementów skończonych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents general closed-form asymptotic boundary conditions (ABCs) on circular, elliptical and spherical boundaries suitable for the finite element modeling of 2D and 3D electrical field problem with open boundaries. To the best knowledge of the authors of this paper, the ABCs (in such forms) have not yet been reported in the literature. The 1st and 2nd order ABCs, which can be easily implemented into existing finite element codes, are discussed in details, also for an arbitrary shape of the finite element region in 2D and for box-shaped boundaries in 3D.

PL

Artykuł przedstawia zwarte postaci asymptotycznych warunków brzegowych na kołowych, eliptycznych i sferycznych brzegach. Warunki te mogą być wykorzystane do modelowania zagadnień pola elektrycznego 2D i 3D w obszarach nieograniczonych metodą elementów skończonych. Według najlepszej wiedzy autorów nie były one przedstawiane w literaturze w takiej postaci. Warunki pierwszego i drugiego rzędu mogą być łatwo zaimplementowane do programów metody elementów skończonych i zostały szczegółowo omówione dla dowolnego kształtu obszaru 2D oraz prostopadłościennego 3D.

Słowa kluczowe

EN

asymptotic boundary conditions; finite element method; open boundary conditions; static fields

PL

warunek brzegowy; metoda elementów skończonych; pole elektryczne

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2016
• Tom: R. 92, nr 5
• Strony: 13--16
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Gratkowski S.

• West Pomeranian University of Technology, ul. Sikorskiego 37, 70-313 Szczecin, Poland

autor

Stawicki K.

• West Pomeranian University of Technology, ul. Sikorskiego 37, 70-313 Szczecin, Poland

autor

Ziółkowski M.

• West Pomeranian University of Technology, ul. Sikorskiego 37, 70-313 Szczecin, Poland

Bibliografia

• [1] S. Pissanetzky, “A simple infinite element,” COMPEL, vol.3, no.2, pp. 107-114, 1984.
• [2] A. Khebir, A.B. Kouki and R. Mittra, “Asymptotic boundary conditions for finite element analysis of three-dimensional transmission line discontinuities,” IEEE Trans. Microw. Theory Techn., vol.38, no.10, pp. 1427-1432, 1990.
• [3] S. Gratkowski and M. Ziolkowski, „A three-dimensional infinite element for modeling open-boundary field problems,” IEEE Trans. on Magn., vol.28, no.2, pp. 1675-1678, 1992.
• [4] Q. Chen, A. Konrad and P. Biringer, “Computation of threedimensional unbounded eddy current problems using asymptotic boundary conditions,” IEEE Trans. Magn., vol.31, no.3, pp. 1348-1351, 1995.
• [5] Q. Chen and A. Konrad, “A review of finite-element open boundary techniques for static and quasistatic electromagnetic field problems,” IEEE Trans. Magn., vol.33, no.1, pp. 663-676, 1997.
• [6] A. Plaks, I. Tsukerman, S. Painchaud and L. Tabarovsky, “Multigrid methods for open boundary problems in geophysics,” IEEE Trans. on Magn., vol.36, no.4, pp. 633-638, 2000.
• [7] S. Gratkowski, T. Todaka, M. Enokizono and R. Sikora, “Asymptotic boundary conditions for the finite element modeling of axisymmetric electrical field problems,” IEEE Trans. on Magn., vol.36, no.4, pp. 717-721, 2000.
• [8] G. Aiello, S. Alfonzetti, E. Dilettoso and N. Salerno, “Improving the accuracy of the integral equation in the hybrid FEM-DBCI method for open boundary electrostatic problems,” IEEE Trans. on Magn., vol.42, no.4, pp. 579-582, 2006.
• [9] Y. Chu, Y. Cao, X. He and M. Luo, “Asymptotic boundary conditions with immersed finite elements for interface magnetostatic/electrostatic field problems with open boundary,” Comput. Phys. Commun., vol. 182, no. 11, pp. 2331-2338, 2011.
• [10] D. Meeker, “Improvised open boundary conditions for magnetic finite elements,” IEEE Trans. on Magn., vol.49, no.10, pp. 5243-5247, 2013.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.