[发明专利]一种圆柱坐标系下电流电荷分配方法及系统

权利要求书

1.一种圆柱坐标系下电流电荷分配方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、获得粒子的位置信息如果粒子不在轴上网格内，根据非轴上电荷分配计算出权重因子α，β，γ，根据非轴上电荷分配公式将带电粒子的电量分配到网格节点上；

如果粒子在轴上网格内，当r≤Δr/2时，根据轴上电荷分配计算出权重因子α，β，γ；当rΔr/2时，根据非轴上电荷分配计算出权重因子α，β，γ，根据轴上电荷分配公式将带电粒子的电量分配到网格节点上；

S2、判断粒子运动是否在轴上网格内，如果运动不在轴上网格内，分别计算出粒子起始位置和末位置的权重因子α₁，β₁，γ₁，α₂，β₂，γ₂，计算Δα，Δβ，Δγ，进行非轴上网格电流分配；

如果运动在轴上网格内，判断粒子运动是否穿过rΔr/2临界线，如果穿过就将位移从临界线处分为两段，即第一段和第二段计算第一段的权重因子α₁，β₁，γ₁，α₂，β₂，γ₂及对应的Δα，Δβ，Δγ，进行轴上网格电流分配，计算出第二段的权重因子α₃，β₃，γ₃，α₄，β₄，γ₄及对应的Δα，Δβ，Δγ，进行轴上网格电流分配；

如果没穿过rΔr/2临界线，分别计算出粒子起始位置和末位置的权重因子α₁，β₁，γ₁，α₂，β₂，γ₂及对应的Δα，Δβ，Δγ，进行轴上网格电流分配。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中，非轴上网格电荷分配具体为：

S101、在圆柱坐标系中，将电荷q作为体积的粒子云，粒子云的中心坐标为Δz、Δr和分别为粒子所在网格z方向、r方向和角向的剖分步长，r_p为粒子所在位置r方向坐标；

S102、计算对应粒子云与以网格八个节点为中心的立体单元的重叠体积ΔV_i,j,k,ΔV_i+1,j,k,ΔV_i,j+1,k,ΔV_i+1,j+1,k,ΔV_i,j,k+1,ΔV_i+1,j,k+1,ΔV_i,j+1,k+1,ΔV_i+1,j+1,k+1；

S103、根据步骤S102得到的重叠体积计算其与粒子云体积的比值；

S104、将步骤S103得到的体积的比值作为权重因子，将权重因子与电荷q相乘得到网格节点上所分配的电荷量。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤S104中，网格节点上所分配的电荷量具体为：

Q_i,j,k＝(1-α)(1-β)(1-γ)q

Q_i+1,j,k＝α(1-β)(1-γ)q

Q_i,j+1,k＝(1-α)β(1-γ)q

Q_i+1,j+1,k＝αβ(1-γ)q

Q_i,j,k+1＝(1-α)(1-β)γq

Q_i+1,j,k+1＝α(1-β)γq

Q_i,j+1,k+1＝(1-α)βγq

Q_i+1,j+1,k+1＝αβγq

其中，α为z方向权重因子，β为r方向权重因子，γ为方向权重因子，q为带电粒子所带电荷量，Q_i,j,k为第(i,j,k)网格节点上分配到的电荷量。