Development of Community Light Scattering Computational Capabilities

社区光散射计算能力的发展

基本信息

  • 批准号:
    1826936
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 59.39万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2018
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2018-09-01 至 2022-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This study seeks to develop theoretical and computational methods to improve simulations of optical properties of non-spherical particles over a broad range of size parameters. Applications of the theoretical/computational work span many broad areas of physics, chemistry, and engineering; with specific importance in atmospheric and oceanic sciences, combustion science, astrophysics, bio-optics, manufacturing diagnostics and control, and many other fields. This study will train graduate students and post-doctoral scholars. After testing and optimization, this research group plans to release the computational programs as open-source codes to the research community. This study seeks to expand previous NSF-funded research to develop advanced capabilities based on the invariant imbedding T-matrix method (II-TM) for simulating the optical properties of non-spherical, inhomogeneous particles with small to moderate size parameters. This study seeks to further improve the II-TM from both theoretical and numerical perspectives. This group recently developed a preliminary version of a physical geometric optics model (PGOM) based on either an electromagnetic volume- or a surface-integral relation for large size parameters. The suite of PGOM and II-TM will represent state-of-the-art light scattering computational capabilities, with a wide range of applications in atmospheric/oceanic radiative transfer and remote sensing.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
这项研究旨在开发理论和计算方法,以在广泛的大小参数中改善非球形颗粒的光学性质的模拟。 理论/计算工作的应用涵盖了物理,化学和工程的许多广泛领域;在大气和海洋科学,燃烧科学,天体物理学,生物访问,制造诊断和控制以及许多其他领域都具有特定的重要性。 这项研究将培训研究生和博士后学者。 在测试和优化之后,该研究小组计划将计算程序作为开源代码发布给研究界。这项研究旨在扩大以前的NSF资助研究,以基于不变的嵌入T-Matrix方法(II-TM)来开发高级能力,以模拟具有小到中等大小参数的非球形,不均匀粒子的光学性质。 这项研究旨在从理论和数值角度进一步改善II-TM。 该小组最近基于电磁体积或用于大尺寸参数的表面综合关系的物理几何光学模型(PGOM)的初步版本。 PGOM和II-TM的套件将代表最先进的光散射计算能力,在大气/海洋辐射转移和遥感中具有广泛的应用和遥感。该奖项反映了NSF的法定任务,并被认为是值得通过基金会的知识绩效和更广泛影响的评估来通过评估来支持的。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Identify the limits of geometric optics ray tracing by numerically solving the vector Kirchhoff integral
通过数值求解矢量基尔霍夫积分来确定几何光学射线追踪的极限
  • DOI:
    10.1364/oe.389097
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Ding, Jiachen;Yang, Ping;Mishchenko, Michael I.;Nevels, Robert D.
  • 通讯作者:
    Nevels, Robert D.
Improvements in the computational efficiency and convergence of the Invariant Imbedding T-matrix method for spheroids and hexagonal prisms
球体和六棱柱的不变嵌入 T 矩阵方法的计算效率和收敛性的改进
  • DOI:
    10.1364/oe.27.0a1441
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Zhai, Siyao;Panetta, R. Lee;Yang, Ping
  • 通讯作者:
    Yang, Ping
Oriented Ice Crystals: A Single-Scattering Property Database for Applications to Lidar and Optical Phenomenon Simulations
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  • DOI:
    10.1029/2021gl095121
  • 发表时间:
    2021-07
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    M. Saito;P. Yang
  • 通讯作者:
    M. Saito;P. Yang
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  • 作者:
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  • DOI:
  • 发表时间:
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  • 作者:
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    Ping Yang;Zhifu Sun
  • 通讯作者:
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知道了