3D finite element analysis of a metallic sphere scatterer comparison of first and second order vector absorbing boundary conditions

(Received 17 March 1992, accepted 10 September 1992)

Abstract
A 3D vector analysis of plane wave scattering by a metallic sphere using finite elements and Absorbing Boundary Conditions (ABCs) is presented. The ABCs are applied on the outer surface that truncates the infinitely extending domain. Mixed order curvilinear covariantprojection elements are used to avoid spurious corruptions. The second order ABC is superior to the first at no extra computational cost. The errors due to incomplete absorption decrease as the outer surface is moved further away from the scatterer. An error of about 1% in near-field values was obtained with the second order ABC, when the outer surface was less than half a wavelength from the scatterer.

Résumé
Une analyse tridimensionnelle vectorielle de la diffusion d'onde plane sur une sphère métallique utilisant des éléments finis et des Conditions aux Limites Absorbantes (CLA) est présentée. Les CLA sont appliquées sur la surface exteme tronquant le domaine s'étendant à l'infini. Des éléments curvilignes mixtes utilisant des projections covariantes sont utilisés pour éviter des solutions parasites. La CLA de second ordre est supérieure à celle de premier ordre sans effort de calcul additionnel. Les erreurs dues à l'absorption incomplète décroissent à mesure que l'on déplace la surface externe à une distance croissante du diffuseur. Un taux d'erreur d'environ 1 % dans les valeurs du champ proche a été obtenu avec les CLA de second ordre lorsque la surface externe était placée à une distance inférieure à une demi-longueur de la source de diffusion.