5.1 Die Diskretisierung auf Rechtecksgittern



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5.1 Die Diskretisierung auf Rechtecksgittern

Am Beispiel des elektrischen Feldes soll kurz die Vektordiskretisierung auf Rechtecksgittern erläutert werden.

Setzt man für eine rechteckige Box wie in Bild 5.1 für das Potential eine TAYLOR-Reihe zweiter Ordnung an, um den Differentialoperator zweiter Ordnung diskretisieren zu können, so ergibt sich für die beiden Komponenten des Feldes in - und -Richtung eine lineare Ansatzfunktion. Aus dem quadratischen Ansatz für das Potential kann man die Komponenten des Feldes in Richtung der Verbindungslinien bestimmen:

 

Darin bedeutet die Komponente des Feldes in Richtung der Verbindungslinie der Punkte und , ist diese Komponente am Mittelpunkt der Verbindungslinie zwischen beiden Punkten. ist der Abstand der beiden Punkte.

Diese Bestimmung aus dem Potential an den Punkten und ist mit dem quadratischen Ansatz nur für die Komponente in Richtung der Verbindungslinie und nur genau in der Mitte zwischen beiden Punkten möglich, weil dort die quadratischen Terme keinen Einfluß haben.

 

Das Feld im Boxkontrollpunkt ergibt sich beim quadratischen Ansatz für das Potential wie beim linearen für das Feld nach der folgenden Mittelungsvorschrift:

 

 

Dabei wurden die Punkte wie in Bild 5.1 mit den Indizes 0-5 numeriert. Aus den beiden Komponenten in - und -Richtung setzt sich der Feldvektor im Punkt 0 zusammen.



Martin Stiftinger
Fri Oct 21 18:22:52 MET 1994