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Phase-space-inspired numerical methods for high-frequency wave scattering: from semiclassical analysis through numerical analysis to open-source software

Descrizione del progetto

Simulazione di onde ad alta frequenza

Le onde acustiche ed elettromagnetiche ad alta frequenza sono i pilastri del rilevamento, dell’immaginografia e delle comunicazioni; tuttavia, sono tuttora difficili da simulare in modo rapido e accurato. Alla luce di tale premessa, il progetto PSINumScat, supportato dal CER, si propone di colmare il divario tra l’analisi semiclassica e i metodi numerici introducendo approfondite intuizioni matematiche allo scopo di migliorare le simulazioni di diffusione delle onde. Creando algoritmi migliori e più veloci e traducendoli in piattaforme open source come FreeFEM, il progetto fornirà strumenti a scienziati e ingegneri attivi in svariati settori e, grazie ai suoi ricercatori principali impegnati nell’analisi semiclassica, nelle simulazioni numeriche e nell’informatica scientifica, potrebbe rivoluzionare la simulazione delle onde ad alta frequenza e consentire lo sviluppo di innovazioni tecnologiche, progressi diagnostici e scoperte in ambito di fisica applicata.

Obiettivo

Designing fast and reliable algorithms to numerically simulate the behaviour of high-frequency acoustic and electromagnetic waves is a longstanding open problem in computational mathematics. Furthermore, these waves underpin a plethora of communication and imaging technologies; therefore any progress towards solving this problem will have wide impact.

The project aims to design, analyse, and implement in open-source software new methods for the numerical solution of high-frequency acoustic and electromagnetic wave scattering problems. These methods will be faster, more reliable, and more widely applicable than current state-of-the-art methods, with this improvement achieved by exploiting techniques from pure mathematics specifically designed to study high-frequency problems; these techniques are from the area of semiclassical analysis and are based on studying functions in phase space (the combination of physical and frequency space).

Since both numerical analysis and semiclassical analysis of high-frequency wave scattering problems are mature areas of mathematics, it is surprising that these two fields have operated largely in isolation from each other, with essentially none of the deep insights about high-frequency waves from semiclassical analysis used in the design of numerical methods for these problems.

This project will exploit this untapped potential and implement the resulting methods in the open-source multiphysics finite-element
software FreeFEM (https://freefem.org/(si apre in una nuova finestra)) in easy-to-use packages. These packages will be designed for researchers in the applied sciences and industry seeking to simulate the behaviour of high-frequency acoustic and electromagnetic waves.

These goals will be achieved by combining the expertise of the three PIs: JG, an expert in semiclassical analysis, ES, an expert in the numerical analysis of high-frequency scattering, and PT, an expert in scientific computing and the lead developer of FreeFEM.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-ERC-SYG - HORIZON ERC Synergy Grants

Vedi tutti i progetti finanziati nell’ambito di questo schema di finanziamento

Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) ERC-2024-SyG

Vedi tutti i progetti finanziati nell’ambito del bando

Istituzione ospitante

UNIVERSITY OF BATH
Contributo netto dell'UE
€ 3 060 223,00
Indirizzo
CLAVERTON DOWN
BA2 7AY BATH
Regno Unito
Regione
South West (England) Gloucestershire, Wiltshire and Bristol/Bath area Bath and North East Somerset, North Somerset and South Gloucestershire
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
€ 3 060 223,00

Beneficiari (5)