(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211128176.6 (22)申请日 2022.09.16 (71)申请人 宁波德图科技有限公司 地址 315899 浙江省宁波市北仑区宝山路 527号金融大厦1801 (72)发明人 郑宇腾　蒲菠　范峻　 (74)专利代理 机构 上海浦一知识产权代理有限 公司 3121 1 专利代理师 焦天雷 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 17/11(2006.01) G06F 17/17(2006.01) (54)发明名称 尖端结构高频电场分布模拟方法及存储介 质 (57)摘要 本发明公开了一种尖端结构高频电场分布 模拟方法， 包括： 构建尖端表面的电场积分方程； 构建电流电荷的方程组； 将电流、 电荷的分布函 数使用局域基函数的累加和近似表 示； 通过与测 试函数内积得到最终形成矩阵方程； 求解矩阵方 程最终得出感应电荷的分布。 发 明对模型的普适 性强， 适用于任意尖端形状、 数量及环境特性的 尖端模型， 能有效提高尖端结构电磁安全性的分 析求解能力， 还有助于指导尖端放电结构的设计 和研发。 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 CN 115455701 A 2022.12.09 CN 115455701 A 1.一种尖端结构高频电场分布模拟方法， 其基于矩量法， 其特 征在于， 包括如下步骤： 步骤一、 构建尖端表面的电场积分方程； 其中， n为单位外法向矢量， J为电流密度， ρ 为电荷密度， ε为介电常数， j为虚数符号， ω 为角频率， μ为磁导率， η为真空中波阻抗， k为波数， 为电场总 场， G(r,r')为自由空间中的 格林函数， r为空间位置 矢量； 步骤二、 构建电流电荷的方程组； 步骤三、 将电流、 电荷的分布函数使用局域基函数的累加 和近似表示； 其中， J(r)、 ρ(r)为场 点位置处的电荷密度， αn、 βn为系数， fn(r)、 hn(r)分别是电流和电 荷的基函数， 局域基函数选取为线性插值基函数， r为场点坐标， r±为正负单元顶 点坐标， 正 单元取r+， 负单元取r‑， ln±是相对应的第n个单 元的长度， 取法与r±一致； 步骤四、 通过与测试函数内积得到最终形成矩阵方程； Z·I＝V；                       (5) 其中， Z是阻抗矩阵， I是电流系数矩阵， V是电压系数矩阵； 步骤五、 求解上述矩阵方程(5)最终得出感应电荷的分布， 电场的计算公式求解尖端附 近的电场分布； 2.根据权利要求1所述的尖端结构高频电场分布模拟方法， 其特 征在于： 电流电荷的方程组由电场积分方程与洛伦兹规范 联立构建。 3.根据权利要求1所述的尖端结构高频电场分布模拟方法， 其特 征在于： 所述局域基函数选取为曲面线性基函数， 如下述公式(4)； 4.根据权利要求1所述的尖端结构高频电场分布模拟方法， 其特 征在于： 所述尖端的结构类型包括单尖端、 双尖端和尖锐棱 边。 5.根据权利要求1所述的尖端结构高频电场分布模拟方法， 其特征在于： 所述尖端工作 环境包括常态 环境、 真空、 各向同性介质空间或各向异性介质空间。 6.一种计算机可读存储介质， 其特征在于： 其用于存储程序， 所述程序被执行时实现权 利要求1‑6任意一项所述的尖端结构高频电场分布模拟方法。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115455701 A 2尖端结构高 频电场分布模拟方 法及存储介质 技术领域 [0001]本发明属于电磁技术领域， 特别是涉及一种基于矩量法的尖端结构高频电场分布 模拟方法。 背景技术 [0002]电磁场(electromagnetic  field)是一种由带电物体产生的一种物理场。 处于电 磁场的带电物体会感受到电磁场的作用力。 电磁场与带电物体(电荷或电流)之 间的相互作 用可以用麦克斯韦方程和洛伦兹力定律 来描述。 [0003]尖端结构以其特殊的电学特性， 被广 泛用于点火装置的设计， 如火花塞、 燃气点火 装置等； 同时， 意外情况下 的尖端放电也会导致爆炸、 电子设备烧毁等危害的发生。 尖端放 电分为静电放电和高频放电两种。 数值模拟算法是评估尖端结构电磁安全性、 指导尖端放 电结构设计的重要工具。 但数值模拟算法如何同时满足高精度的尖端曲面拟合， 又保证方 程在求解电小问题时稳定是本领域的一大难点。 [0004]矩量法(Method  of Moments,MoM)是一种将连续方程离散化为代数方程组的方 法， 对求解微分方程和积分方程均适用。 [0005]洛仑兹规范或称作洛仑兹规范条件， 是丹麦物理学家 路德维希·洛仑兹提出的规 范条件。 在电磁理论中， 洛仑兹规范 是处理含时的电磁场中推迟势的常用手段。 发明内容 [0006]在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念,该简化形式的概念均为本领域 现有技术简化， 这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。 本发明的发明内容部分并不 意味着要 试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必 要技术特征， 更不意味着试图 确定所要求保护的技 术方案的保护范围。 [0007]本发明要解决的技术问题是提供一种能适应自由空间、 有耗介质或无耗介质等多 种应用场景， 并且能够准确模拟尖端附近的高频电磁场分布尖端 结构高频电场分布模拟方 法。 [0008]为解决上述技术问题， 本发明提供一种基于矩量法的尖端结构高频电场分布模拟 方法， 包括如下步骤： [0009]步骤一、 构建尖端表面的电场积分方程； [0010] [0011]其中， n为单位外法向矢量， J为电流密度， ρ 为电荷密度， ε为介电常数， j为虚数符 号， ω为角频率， μ为磁导率， η为真空中波阻抗， k为波数， 为电场总场，  G(r,r')为自 由空 间中的格林函数， r为空间位置 矢量； [0012]步骤二、 构建电流电荷的方程组；说　明　书 1/4 页 3 CN 115455701 A 3