[发明专利]一种基于K-D树数据结构的用于微放电数值模拟的粒子合并方法

权利要求书

1.一种基于K-D树数据结构的用于微放电数值模拟的粒子合并方法，具体步骤如下：

步骤1、建立微波部件微放电的三维数值模拟模型，通过粒子模拟描述粒子运动过程、通过二次电子发射模型描述二次电子产生过程，结合两者进行微放电的模拟；建立一个vector，用于存储所有宏粒子的电量、位置和速度；

步骤2、设定粒子合并的阈值条件，当粒子数目达到阈值N时或模拟时间达到T时进行粒子合并，N为正整数，T为正数；粒子合并的具体步骤如下：

步骤2.1、通过将vector中保存的粒子位置、速度六个维度的信息作为K-D树的节点建立K-D树，K-D树的每个节点与vector中粒子一一对应；节点数据为r_x,r_y,r_z,λv_x,λv_y,λv_z，其中r_x,r_y,r_z为位置分量，v_x,v_y,v_z为速度分量，λ为权重因子；三个位置分量标准差中最大值与三个速度分量标准差中最大值的比值为S，λ的取值为[0.1S,10S]；

步骤2.2、对vector中的各粒子进行标记，用布尔变量merged表示，均初始化为false；

步骤2.3、设当前粒子为a；

若a的merged变量为false，则对a在K-D树中对应的节点进行最邻近搜索，找到最邻近节点对应的粒子b；如果a和b在K-D树中对应节点的欧氏距离小于预设的距离限制d且b的merged变量为false，则对a和b进行粒子合并，并将a和b的merged变量置为true，d不大于空间网格步长的值；否则不进行粒子合并直接将a的merged变量置为true；

a和b合并后粒子的电量、位置和速度的确定方法为：设a和b的电量分别为q_a、q_b，位置分别为r_a、r_b，速度分别为v_a、v_b，则合并后粒子的电量为q_a+q_b，生成取值范围为[0,1)的随机数R；若则合并后粒子的位置和速度取值r_a和v_a，否则位置和速度取值r_b和v_b；

若a的merged变量为true，则跳过该粒子；

步骤2.4、循环执行步骤2.3，直至遍历所有粒子，即所有粒子的merged变量均为true，至此完成粒子合并。

2.如权利要求1所述基于K-D树数据结构的用于微放电数值模拟的粒子合并方法，其特征在于：所述步骤2.1中，λ＝S。

3.如权利要求1所述基于K-D树数据结构的用于微放电数值模拟的粒子合并方法，其特征在于：所述步骤2.3中距离限制d取空间网格步长的值。