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Comptes Rendus Physique
Volume 7, n° 5
pages 474-485 (juin 2006)
Doi : 10.1016/j.crhy.2006.04.001
Some applications of substructuring and domain decomposition techniques to radiation and scattering of time-harmonic electromagnetic waves
Quelques applications de techniques de sous-structuration et de décomposition de domaine au rayonnement et à la diffraction des ondes électromagnétiques en régime harmonique
 

Nolwenn Balin a, b, Abderrahmane Bendali a, c, , MʼBarek Fares a, Florence Millot a, Nicolas Zerbib a, d
a CERFACS, 42, avenue Gaspard-Coriolis, 31057 Toulouse cedex 1, France 
b MBDA-France, 2, rue Béranger, 92323 Châtillon cedex, France 
c UMR 5640, laboratoire MIP, INSA-CNRS-UPS, 135, avenue de Rangueil, 31077 Toulouse cedex 4, France 
d CNES, Centre spatial de Toulouse, 18, avenue Édouard-Belin, 31401 Toulouse cedex 9, France 

Corresponding author.
Abstract

After a quick review of the domain decomposition methods, and, more particularly on their application to large size problems relative to radiation and scattering of time-harmonic waves, we describe two contributions of the authors in this context. The two contributions are related to the scattering of a time-harmonic electromagnetic wave by a large perfectly conducting structure including a deep cavity. The first contribution is a substructuring technique. It is used to increase the speed of the convergence of the iterative algorithm in a Multi-Level Fast Multipol Method (MLFMM) solution. Numerical experiments illustrate the effectiveness of the approach since the number of iterations of the underlying Krylov iterative method remains almost constant while increasing a characteristic length in the problem. The second contribution proposes an adaptation of the overlapping domain decomposition techniques for a boundary integral formulation. It is used here to perform a hybridization of an exact formulation, used at the opening of the cavity, with an asymptotic high-frequency method employed for the rest of the exterior boundary of the structure. Numerical results demonstrate the reliability and the efficiency of the method. To cite this article: N. Balin et al., C. R. Physique 7 (2006).

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Résumé

Après une revue rapide des méthodes de décomposition de domaine, et, plus particulièment de leur application aux problèmes relatifs au rayonnement et à la diffraction des ondes électromagnétiques en régime harmonique, nous décrivons deux contributions des auteurs dans ce contexte. Les deux contributions sont liées à la diffraction dʼune onde électromagnétique en régime harmonique par une structure parfaitement conductrice de grande taille comportant une cavité profonde. La première contribution est une technique de sous-structuration. Elle est utilisée pour accroître la vitesse de convergence de lʼalgorithme itératif dans le cadre dʼune résolution par la méthode multipôle rapide multi-niveaux. Des expérimentations numériques illustrent lʼefficacité de lʼapproche en ce que la méthode itérative de Krylov afférente converge en un nombre dʼitérations qui reste quasiment constant lorsquʼon augmente une longueur caractéristique dans le problème. La seconde contribution propose une adaptation de la méthode de décomposition de domaine par recouvrement pour une formulation par équations intégrales de frontière. Elle est utilisée ici pour effectuer une hybridation dʼune formulation exacte, utilisée à lʼouverture de la cavitée, avec une méthode asymptotique haute fréquence, employée pour le reste de la frontière extérieure de la structure. Des résultats numériques prouvent la fiabilité et lʼefficacité de la méthode. Pour citer cet article : N. Balin et al., C. R. Physique 7 (2006).

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Keywords : Domain decomposition methods, Time-harmonic waves

Mots-clés : Méthodes de décomposition de domaine, Régime harmonique




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