A butterfly-accelerated volume integral equation (VIE) solver is proposed for fast and accurate electromagnetic (EM) analysis of scattering from heterogeneous objects. The proposed solver leverages the hierarchical off-diagonal butterfly (HOD-BF) scheme to construct the system matrix and obtain its approximate inverse, used as a preconditioner. Complexity analysis and numerical experiments validate the $O(N\log^2N)$ construction cost of the HOD-BF-compressed system matrix and $O(N^{1.5}\log N)$ inversion cost for the preconditioner, where $N$ is the number of unknowns in the high-frequency EM scattering problem. For many practical scenarios, the proposed VIE solver requires less memory and computational time to construct the system matrix and obtain its approximate inverse compared to a $\mathcal{H}$ matrix-accelerated VIE solver. The accuracy and efficiency of the proposed solver have been demonstrated via its application to the EM analysis of large-scale canonical and real-world structures comprising of broad permittivity values and involving millions of unknowns.


翻译:为快速和准确地分析分散在不同对象的电磁(EM)快速和准确分析,提议了一个蝴蝶加速体积整体方程(VIE)求解器。提议的求解器利用系统外侧蝴蝶等级(HOD-BF)计划来构建系统矩阵并获得其近似反向,用作先决条件。复杂度分析和数字实验验证了HOD-BF压缩系统矩阵的$O(N\log=2N)和HOD-BF压缩系统矩阵的建设成本和$O(N ⁇ 1.5 ⁇ log N)的反向成本,其中,美元是高频EM散布问题中的未知数。对于许多实际情景,拟议的VIE求解器需要较少的记忆和计算时间来构建系统矩阵并获得其近似反度($macal{H}xmex-acered VE解答器的$美元)。拟议的求解器的精确度和效率已经通过应用由广泛允许值和数百万个未知值组成的大型流体和地表结构的EM分析而得到证明。

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