Emclaw: development and applications of an amr maxwell solver code
- Autores: José Antonio Moreno Fernández
- Directores de la Tesis: Pedro Velarde Mayol (dir. tes.), Eduardo Oliva Gonzalo (codir. tes.)
- Lectura: En la Universidad Politécnica de Madrid ( España ) en 2021
- Idioma: español
- Materias:
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- Resumen
En esta tesis se desarrolla un esquema Godunov para resolver las ecuaciones de Maxwell. El código resultante, llamado EMcLAW, es un reacondicionamiento del código AMREM desarrollado por el Dr. Alfonso Barbas y el Dr. Pedro Velarde. AM- REM se desarrolló para simular las ecuaciones de Maxwell en materiales con diferentes permitividades eléctricas y permeabilidades magnéticas. La evolución hasta EMcLAW incluye varias diferencias: • En problemas multidimensionales se efectúan los cambios de los campos en todas las direcciones al mismo tiempo en lugar de hacerlo de una en una, obteniendo un código "unsplit".
• EMcLAW evita limitadores interpolando sólo los campos que son continuos en los bordes de celda. Esto hace que EMcLAW sea más sencillo y más rápido.
• Los metales son simulados con mejor precisión gracias al uso de un nuevo método.
• Se incluyen polarizaciones y varios modelos han sido probados: – El modelo Lorentz, que consiste en una suma de osciladores armónicos amortiguados.
– El efecto Kerr, un modelo no lineal.
– El modelo Havrilak-Negami, una polarización con memoria.
• EMcLAW incluye un método de control de la divergencia pero con la nueva interpolación no es tan esencial como lo era con la anterior. En las pruebas efectuadas los resultados no mejoraron al incluir el control de la divergencia, pero será necesario para futuras mejoras de EMcLAW.
Nuestro algoritmo mantiene un característica clave de AMREM, es capaz de utilizar un refinamiento de malla adaptativo (AMR, por sus siglas en inglés). Esto es útil para simular materiales con cambios abruptos en sus propiedades (como en sus bordes), y, por ejemplo, la propagación de pulsos de corta longitud de onda en grandes entornos de simulación con un esfuerzo computacional adecuado.
Uno de los resultados más importantes es que EMcLAW es más rápido en tiempo com- putacional que FDTD obteniendo la misma precisión cuando se utiliza el refinamiento de malla adaptativo (AMR).
También mostramos que la generación de altos armónicos (HHG, por sus siglas en inglés) puede ser modelizada con una sencilla polarización y, gracias al uso de AMR, la propagación de los armónicos lleva un tiempo razonable.
